여러분은 지금 130억년 전의 빛을 보고 계십니다

제임스 웹 우주망원경 포착한 첫 컬러 사진 공개
12일에는 먼우주를 담은 사진 4장도 일반에 소개

미국 항공우주국(NASA)이 대중 공개를 하루 앞둔 11일(현지시간) 제임스 웹 우주망원경으로 포착한 우주 사진을 조 바이든 대통령에게 먼저 보고했다. 해당 사진은 SMACS 0723 은하 집단으로, 지구에서 40억광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조 4600억㎞) 떨어져 있다.NASA 제공 연합뉴스

어느 정도 알려진 대로 제임스 웹 우주망원경(JWST) 카메라의 선명도는 기대한 수준을 훌쩍 뛰어넘었다.

　미국 항공우주국(NASA)이 일반 공개를 하루 앞둔 11일(현지시간) 백악관에서 조 바이든 대통령에게 보고한 사진은 유럽우주국, 캐나다우주국 등과 100억 달러(약 13조원)를 투입해 공동 개발한 우주망원경의 진가를 실감하게 하기에 충분했다. 바이든 대통령은 “이들 이미지는 미국이 대단한 일을 할 수 있으며 미국인들, 특히 우리 아이들이 해낼 수 없는 일이란 없다는 사실을 떠올리게 한다”면서 “우리는 이전에 누구도 보지 못했던 가능성을 볼 수 있다. 우리는 이전에 누구도 가보지 못했던 곳에도 갈 수 있다”고 기꺼워했다.

　NASA는 동부 시간으로 12일 오전 10시 30분(한국시간 오후 11시 30분) 메릴랜드주 고다드 우주센터에서 웹사이트 방송과 소셜미디어(SNS) 생중계 등을 통해 웹 우주망원경이 찍은 사진 다섯 종을 공개한다. 한 시간에 걸쳐 웹 망원경이 ‘첫 빛’(first light) 관측을 통해 확보한 컬러 이미지와 분광 자료를 보여주고 과학자들이 참여하는 온라인 설명회도 연다.

　이날 미리 공개된 사진은 이름을 얻기 전에 SMACS 0723로 불린 볼란스 은하성단의 은하수 집단을 포착한 것이다. 이 집단은 40억년 전 탄생했으나 거대한 중력장이 뒤에서 오는 빛을 확대하고 굴절시키는 중력렌즈 역할을 해 약 130억 광년 밖에서 극도로 희미하게 빛나는 배경 은하까지도 선명하게 포착하고 있다.

　JWST가 지난 2월 제2라그랑주점(L2)에 안착한 직후 지구에서 약 2000광년 떨어진 별 모습 등을 찍어 보내와 공개한 일은 있지만, 정교한 처리 과정을 거쳐 완전 컬러로 우주 깊은 곳의 이미지를 보여준 것은 이번이 처음이다.

　NASA가 12일 공개하는 네 장의 사진은 지구에서 7600광년 떨어진 용골자리 대성운(Carina Nebula), 1150광년 떨어진 거대 가스 행성으로 2014년 발견된 외계행성 WASP-96b, 지구에서 2000광년 떨어져 있으며 지름이 0.5광년에 달하는 남쪽고리 성운, 1877년 처음 발견된 슈테팡 5중 은하를 담은 것들이다.

   외신들은 JWST의 초기 이미지들이 “달 정도 거리에 있는 호박벌의 열을 감지할 수 있는 수준”이라고 평가했다.

　140억년 전 우주 탄생의 비밀을 밝혀줄 수 있는 우주 이미지의 첫 공개를 앞둔 JWST는 허블 및 스피처 망원경의 뒤를 잇고 있으나 성능 면에는 능가한다. 허블은 주로 가시광선, 스피처 망원경은 적외선 기반 망원경이었으나, 웹 망원경은 전례 없는 해상도로 근적외선 및 중적외선 파장을 포착할 수 있다. 근·중적외선은 파장이 길어 우주 먼지나 가스 구름을 통과해 더 멀리 이동할 수 있다.

　때문에 과학자들은 웹 망원경으로 태양계부터 관측이 가능한 가장 먼 거리의 초기 우주 사이를 살펴볼 수 있게 됐다. 우주 역사의 각 단계에 대한 연구가 가능해진 것이다. NASA는 “빅뱅(대폭발)이 수억 년 뒤인 135억년 전의 우주 관측도 가능하다”고 밝혔다.

   웹 망원경이 이런 성능을 발휘할 수 있는 것은 크기와 구조, 가동 위치 덕분이다. 우선 관측 대상의 빛을 모으는 주 거울의 지름은 6.5ｍ다. 주거울의 크기는 망원경의 감도와 직결되는데 허블과 스피처 망원경은 각각 2.4ｍ, 0.85ｍ다. 넓이는 25㎡. 주 거울은 육각형의 금도금 베릴륨 거울 18개를 벌집 모양으로 이어붙인 형태를 이루고 있다. 또 테니스장(21×14ｍ)에 맞먹는 크기인 태양광 차광막의 보호를 받는다.　

　선크림 기준인 ‘자외선 차단 지수(SPF)’로는 100만 정도의 성능인 이 차광막은 다이아몬드 모양이며 다섯 겹이다. 이 차광막이 태양광 복사열을 차단, 망원경 쪽은 적외선 열을 포착해 우주 형성 초기의 1세대 은하를 관측할 수 있는 섭씨 영하 235도의 초저온 상태가 유지된다. 차광막 반대편은 최고 섭씨 125도에 이른다.　

　지난해 성탄절에 발사된 웹 망원경은 L2에서 지구와 일직선으로 태양을 공전하고 있다. 차광막은 궤도에서 항상 태양 쪽을 향하게 돼 있으며 이를 통해 태양, 지구, 달 등에서 방출되는 열을 차단, 열에 매우 민감한 망원경을 보호한다. 또 망원경이 지구와 일직선을 이루기 때문에 지구와 교신도 항상 유지된다. 나아가 지구로부터 150만㎞ 떨어진 L2는 태양과 지구의 구심력이 물체가 우주로 퉁겨 나가려는 원심력과 균형을 이루는 지점으로, 망원경이 정위치에 머무르게 해 연료 소모를 줄일 수 있다.

임병선 평화연구소 사무국장

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