135억년 전 우주 태초의 빛 찾을까.. 제임스 웹 망원경 첫 영상 공개 [사이언스샷]

12일 밤에는 나사가 첫 컬러 영상 공개, 성운·은하·외계행성 포함

조 바이든 미 대통령이 12일 공개한 제임스 웹 우주망원경의 첫 관측 영상. 지구에서 40억광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어진 SMACS 0723 은하단이다. 멀리서 온 빛을 증폭하고 휘어지게 하는 중력렌즈 역할을 해 초기 우주에서 온 빛을 확인할 수 있다./NASA

바이든 미 대통령이 12일 오전 7시(한국 시각) 우주를 향한 인류의 새로운 눈인 ‘제임스 웹 우주망원경’으로 포착한 첫 영상을 공개했다.

바이든 대통령이 공개한 영상은 SMACS 0723 은하로, 지구에서 46억광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어져 있다. 워낙 중력이 강해 우주대폭발(빅뱅) 직후 발생한 초기 우주의 빛을 확대하고 휘게 하는 이른바 ‘중력 렌즈’ 역할을 한다.

제임스 웹 망원경이 촬영한 용골자리 대성운. 지구에서 7600광년 떨어져 있다. 이곳에서 태양보다 몇 배나 큰 거대한 별들이 탄생하고 있다./NASA

나사는 “사진 가장 자리에 보이는 빛이 바로 중력렌즈에 의해 증폭되고 휜 것”이라며 “은하보다 훨씬 먼 초기 우주에서 온 빛”이라고 밝혔다. 우주는 138억 년 전 빅뱅으로 시작됐다. 나사는 제임스 웹이 135억년 전 초기 우주에서 탄생한 별에서 나온 빛을 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

바이든 대통령의 발표에 이어 나사는 SMACS 0723를 포함해 제임스 웹 우주망원경이 처음 관측한 5가지 천체의 컬러 영상들을 12일 오전 10시30분(미 동부시간 기준, 한국 시각 12일 23시30분)부터 나사 TV를 통해 발표한다.

제임스 웹 우주망원경이 처음 관측한 천체들. 윗줄 왼쪽부터 시계방향으로 용골자리 대성운, 남쪽고리성운, SMACS 0723 은하단, 외계행성 WASP-96, 슈테팡 5중 은하./NASA

◇은하부터 외계행성까지 첫 관측 대상

제임스 웹 우주망원경은 사상 최대의 우주망원경으로 지름 6.5m의 반사거울과 아래쪽에 태양광을 차단하는 테니스장 크기의 차양막을 갖고 있다. 지난해 크리스마스에 유럽의 아리안 로켓에 실려 프랑스령 기아나에서 발사됐다.

제임스 웹 망원경이 촬영한 슈테팡 5중 은하. 페가수스 별자리에 있으며, 2억9000만광년 거리에 있다./NASA

웹은 지난 31년 동안 가동된 허블 우주망원경과 마찬가지로 우주 연구가 목적이지만 최신 기술로 이전보다 더 먼 우주를 관측할 수 있다. 허블 망원경은 가시광선을 주로 감지하지만 웹은 빛의 영역 중 적외선을 포착해 보다 넓은 영역을 볼 수 있다. 가시광선은 별이 탄생되는 우주 먼지와 구름 지역을 통과하기 어렵지만, 파장이 긴 적외선은 이를 통과할 수 있다.

앞서 지난 8일 나사는 제임스 웹 우주망원경을 공동 개발한 유럽우주국(ESA), 캐나다우주국(CSA), 미국 우주망원경과학연구소와 함께 제임스 웹의 공식 과학 임무 목록인 첫 관측 천체 5가지를 발표했다. 별이 탄생하는 성운부터 외계행성까지 다양하게 포함됐다. 모두 12일 공개된다.

제임스 웹 우주망원경 첫 영상 제임스 웹 망원경이 촬영한 남쪽고리성운(팔렬성운). 중적외선 파장으로 관측한 영상이다./NASA

제임스 웹 망원경이 처음 관측한 천체는 먼저 남반구 별자리인 용골자리에 있는 대성운이다. 지구에서 7600광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어져 있다. 성운은 별이 탄생하는 곳이다. 용골자리 성운에서는 태양보다 몇 배나 큰 거대한 별들이 탄생하고 있다.

제임스 웹 우주망원경 첫 영상 제임스 웹 망원경이 촬영한 남쪽고리성운(팔렬성운). 근적외선 파장으로 관측한 영상이다./NASA

두 번째 관측대상인 WASP-96은 지구에서 1150광년 떨어진 외계 행성이다. 빛을 내는 항성을 3.4일마다 한 번씩 공전한다. 질량이 목성의 절반 정도로 2014년 처음 발견됐다.

지구에서 2000광년 떨어진 남쪽고리성운(팔렬성운)도 첫 관측 대상이다. 이 성운은 지름이 0.5광년에 이른다. 슈테팡 5중 은하는 페가수스 별자리에 있으며, 2억9000만광년 거리에 있다. 1877년 처음 발견됐다. 40억광년 떨어진 SMACS 0723 은하는 뒤에서 오는 빛을 확대하고 휘게 하는 은하단이다.

제임스 웹 우주망원경의 정밀유도센서(FGS)로 찍은 테스트 이미지. /NASA

나사는 제임스 웹 우주망원경의 첫 관측 결과를 발표하기에 앞서 테스트 이미지도 공개했다. 별과 은하를 담은 이 이미지는 제임스 웹 우주망원경의 ‘정밀유도센서(FGS)’가 포착한 것으로 전혀 기대하지 않았던 결과물이라고 나사는 밝혔다.

12일 NASA에서 공개한 우주망원경 '제임스 웹' JWST(James Webb Space Telescope)의 근적외선 카메라(NIRCam)와 중적외선 기기(MIRI)가 포착한 정보를 합성한 이미지. 용골 성운의 NGC 3324라고 불리는 근처의 젊고 별이 생성되는 영역의 가장자리인 반짝이는 별들로 이루워져있다./NASA

나사는 해당 이미지가 아직 품질이 좋지 않다고 하면서도 지금까지 촬영한 우주 이미지 중 가장 먼 곳을 찍은 이미지라고 밝혔다.

FGS를 개발한 허니웰 에어로스페이스의 닐 로우랜드 박사는 “이 이미지가 찍혔을 때 흐릿한 은하 속의 모든 구조를 볼 수 있어 감격했다”고 밝혔다. 나사 고다드 우주비행센터의 제인 릭비 박사는 “사진에서 흐릿한 점은 제임스 웹 우주망원경이 과학 임무 첫해에 연구할 은하 형태와 일치한다”고 밝혔다.

제임스 웹./조선DB

◇25년간 13조원 투자해 개발

제임스 웹 우주망원경은 나사와 유럽우주국, 캐나다우주국이 25년간 100억 달러(약 13조원)를 들여 개발했다. 지난해 크리스마스에 발사돼 올 1월 지구에서 150만㎞ 떨어진 임무 지역인 라그랑주 L2 지점에 도달했다. 제임스 웹 우주망원경은 지난 1월 테니스장 크기의 차양막에 이어 좌우 날개의 거울까지 펼치면서 주반사거울이 최종적으로 6.5m 폭의 표면을 완성했다.

제임스 웹 우주망원경은 허블 우주망원경보다 먼 곳에 배치됐다. 허블은 지구 상공 약 600㎞ 궤도를 돌며 우주를 관측하고 있지만 제임스 웹은 지구에서 150만㎞ 떨어진 라그랑주 L2 지점까지 이동했다. 지구와 달 사이(38만5000㎞)보다 약 4배 먼 거리다.

라그랑주 L2는 우주 관측에 최적인 지점이다. 이곳은 태양·지구가 물체를 끌어당기는 힘(중력)과 물체가 태양 주위를 돌면서 밖으로 벗어나려는 힘(원심력)이 서로 상쇄돼 중력이 미치지 않는다. 힘이 균형을 이뤄 빛의 왜곡이 없다. 특히 태양이 항상 지구 뒤에 가려져 햇빛의 방해도 받지 않는다.