제임스 웹 우주망원경 사진은 왜 특별한가

[워싱턴=AP/뉴시스] 미항공우주국(NASA)이 11일(현지시간) 제임스 웹 우주 망원경이 포착한 첫 컬러 은하 사진 'SMACS 0723'을 공개했다. 2022.07.12.

[서울=뉴시스] 김재영 기자 = 미국 나사(항공우주국)는 제임스 웹 우주망원경 첫 칼러 사진을 11일 백악관에서 1장 공개한 데 이어 12일 나머지 4장을 연속 공개할 예정이다.

중국의 우주 탐험 속도가 무섭게 빨라지고 있는 가운데 미국 언론들은 제임스 웹 망원경 첫사진 공개를 대서특필하고 있으며 조 바이든 대통령은 실황 중계에서 우주 못지않게 '미국'을 여러 번 언급했다.

제임스 웹 우주망원경 풀칼러, 고해상도 사진은 설명을 듣지 않으면 이전의 허블 우주망원경 칼러사진보다 해상도가 개선된 것일 뿐 일반인의 우주 이해를 획기적으로 드높이거나 단숨에 바꿀 수 있는 극적인 단서는 없다.

과학자들은 그 사진에 132억 년 전의 빛이 희미한 아크(반원형) 형태로 실재해 있다고 말한다. 그렇게 천문학적으로 멀고 먼 과거의 빛을 지금까지는 볼 수 없었다는 것인데 우주 창조 빅뱅 6억 년 후, 지금부터 132억 년 전의 빛을 이 새 망원경 덕분에 본다는 것이다.

제임스 웹 망원경은 첫 사진의 질로 봐서 '잘하면' 10년, 30년 안에 우리 우주의 끝을 이런 사진 형식으로 우리에게 선사할 수 있다고 과학자들은 기대한다. 우주의 끝은 138억 년 전에 폭발 탄생했다가 그 동안 팽창을 거듭해 저 멀리로 간 미지의 땅이다. 우주의 거리는 광년으로 잰다.

광년은 빛이 초속 30만 ㎞로 달리는 거리 개념으로 시간 개념이 아닌데 1광년은 대략 1조 ㎞다. 지구서 태양까지 거리가 1억5000만 ㎞이며 태양계 전체 거리를 10억 ㎞로 잡아도 태양계 1000개가 널려있어야 1광년이다. 우리에게 가장 가까운 별은 4.3광년이며 우리가 밤하늘에서 보는 대부분의 별은 1000광년 안쪽이고 우리 은하는 10만 광년에서 끝나고 250만 광년에 안드로메다 은하가 있다.

제임스 웹 첫사진이 찍은 우주 피사체는 46'억' 광년 떨어진 머나먼 곳이다. 우리 은하 거리를 4만6000번, 안드로메다 은하 거리를 1800번 정도 건너야 하는 곳인데 32년 전에 우주에 띄운 허블 망원경도 이것을 찍긴 찍었다. 그러나 해상도가 낮아 촌스러운 칼라사진이래서가 아니라 거기에 담긴 빛은 제임스 웹의 132억 년 전의 반에도 못미치는 것이다.

제임스 웹 망원경은 허블 망원경에 비해 민감도가 100배이고 망원경의 핵심인 빛을 모으는 능력이 7배라고 한다. 46억 광년 떨어진 은하집단 SMACS 0723은 강력한 중력장이 줌렌즈 역할을 해주기 때문에 우주망원경이 애용할 수밖에 없는 '모래 한 알 크기'의 우주 일부다. 허블은 60억 년 전 빛을 잡고 제임스 웹은 130억 년 전을 잡은 것이다. 빛은 별이나 성운 형태로 사진에 나타난다.

허블이 전자기파인 빛 스펙트럼 중 자외선과 가시광선을 이용해 우주 공간을 내다보는 데 비해 제임스 웹은 사람 눈이 모두 볼 수 없는 적외선으로 내다본다. 우주가 팽창하면서 내놓은 빛은 속도는 같지만 파장이 길어져 가시광선보다 파장이 긴 적외선과 더 비슷해진다고 한다. 백악관에서 공개된 사진을 찍기 위해 제임스 웹 망원경은 12시간 반 동안 여러 스펙트럼의 빛을 쏘아 데이터를 축적해 사진 합성을 가능하게 했고 허블의 흐릿한 칼라사진은 수 주 간이 걸렸다.

과학자들이 제임스 웹 망원경에서 기대한다고 하는 우주의 끝은 '우리가 알고있는' 우주의 끝이다. 어쩌면 그 끝에서 우리가 알지 못하는 우주가 시작돼 그런 것이 사진에 잡힐지도 모른다.

제임스 웹 망원경에 기대되는 또하나의 기적 같은 사진 대상은 태양계 밖 행성이다. 이 외계 행성은 1000분의 1 광년 거리의 태양계만 벗어나면 자격이 되는데 지구와 비슷한 환경의 외계 행성을 우선 1000광년~1만 광년 거리에서 찾고 있다. 빛을 내는 항성이나 항성 원물질 성운이 아닌 지구 같은 빛 반사의 행성을 제임스 웹 망원경이 어떻게 찍었는지 132억 년 전 빛 사진 못지않게 관심이다.

12일 공개되는 4장의 2차 사진 중 한 장이 1150광년 떨어진 Wasp-96b 행성이다.

이어 2장은 2000광년 밖의 소멸 항성집단의 남쪽고리 성운, 7600광년 떨어진 신생 항성집단 용골자리 성운으로 밤하늘의 별보다 다소 멀지만 우리 은하 안에 있다. 마지막 한 장은 우리 은하는 물론 안드로메다 은하에서도 멀리 떨어진 2억6000만 광년 밖의 5개 은하집단인 스테판 5중주다.

우주에는 수천 '억' 개의 은하가 있고 그 한 은하에 수천 '억' 개의 별이 있다. 우리 은하는 수천 억 개 하나이며 우리 태양계는 우리 은하의 수천 억 개 별 중 하나 태양을 일컫는다.

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