[헤럴드 광장] 새 망원경이 여는 새 과학시대

1990년 4월 24일 전 세계 천문학자들은 스페이스셔틀 디스커버리호 발사를 주목했다. 인류가 만들어낸 가장 위대한 망원경으로 불리는 허블우주망원경이 우주궤도로 발사되는 순간이었다. 그 후 31년이 지난 2021년 12월 크리스마스 아침, 전 세계 천문학자들은 다시 한번 마음을 졸이며 아리안 5 로켓의 발사장면을 지켜보고 있었다. 약 25년간 총 100억달러의 비용을 들여 개발한 거대한 차세대 우주망원경 제임스 웹이 지구를 벗어나 목표지점인 L2 궤도에 성공적으로 안착하고 모든 장치들이 제대로 작동한다는 신호를 받고서야 천문학자들은 비로소 안도의 한숨을 내쉬었다.

제임스 웹 망원경의 관측결과들이 지난 7월 12일부터 지구에 도착하기 시작했다. 이 최첨단 우주망원경이 보내온 첫 번째 과학 이미지가 조 바이든 미국 대통령을 통해 세상에 공개됐을 때, 전 세계 천문학자들은 탄성을 지를 수밖에 없었다. 중력렌즈 은하단 SMACS-0723을 촬영한 이미지였는데, 기존 허블우주망원경 관측에서는 볼 수 없었던 렌즈은하들의 세부구조뿐만 아니라, 이곳저곳에서 우주 초기에 형성된 것으로 추정되는 붉은 빛을 띠는 수많은 젊은 은하를 포착했다. 이 영상을 얻기 위해 제임스 웹 망원경은 불과 12시간 30분 정도의 노출시간을 사용했는데 허블망원경으로 이와 비슷한 수준의 이미지를 얻기 위해서는 일주일이 넘는 관측시간이 필요하다고 하니, 제임스 웹이 몸풀기를 마치고 더 긴 노출시간로 본격적인 관측을 한다면 얼마나 놀라운 우주의 모습이 펼쳐질지 상상이 되지 않는다.

현재 필자는 천문연구원에서 SPHEREx라는 차세대 적외선 우주망원경과 거대마젤란망원경(GMT)이라는 초거대 지상망원경 프로젝트에 참여하고 있다. SPHEREx는 2024년 발사 이후 전 하늘을 102개의 적외선 필터들을 통해 전 하늘을 관측하며, 거대마젤란망원경은 2030년께 완공돼 허블우주망원경의 100배 넘는 집광력으로 지상에서 우주를 관측할 예정이다. 필자는 이 망원경들이 어떤 관측을 할지 과학 임무를 개발하는 일을 진행 중인데, 이들 차세대 망원경과 제임스 웹 망원경이 함께 관측을 수행하게 되었을 때 또 어떤 우주의 새로운 모습을 보게 될지 궁금하고 기대가 된다.

앞으로 제임스 웹 우주망원경과 차세대 망원경들이 내놓을 새로운 발견들은 현재 우리가 지닌 우주에 대한 상식과 이해를 송두리째 뒤바꿔 놓을 새로운 과학혁명의 시대로 우리를 인도할 것이라고 확신한다.

인간은 끊임없이 호기심을 품고 질문하는 존재로 진화해왔다. 천문학자들이 우주를 관측하고 연구하는 궁극적인 이유는 결국 우리 인간 스스로의 존재를 더욱 깊이 이해하기 위함이라고 필자는 생각한다. 제임스 웹 망원경을 비롯한 최첨단 차세대 망원경들이 보여줄 우주의 모습들은 분명 우리 인간들의 상상을 뛰어넘는 놀라움의 연속이 될 것이다. 하지만 우리가 반드시 기억해야 할 사실이 하나 있다. 이 우주의 방대함 속에서 우리가 살아가는 지구는 비록 티끌처럼 작고 하찮은 존재처럼 느껴질 수 있지만, 지구상에 넘쳐나는 선물과도 같은 생명현상들은 분명 첨단 우주망원경이 보여줄 신비로운 우주의 모습만큼이나 아름답고 소중하다는 사실이다.

양성철 한국천문연구원 책임연구원

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