‘암흑우주’의 비밀, 유클리드망원경이 풀어줄까[김정욱의 별별이야기](36)

제임스웹망원경 있는 L2에 자리 잡고 입체 우주지도 작성
최대 20억개의 은하 관측하고 중력렌즈 현상 정밀 분석

[서울경제]

마지막 남은 블루오션 우주. 미국과 러시아, 중국, 인도 등은 일찌감치 우주의 가치에 눈을 뜨고 그 공간을 개척하고 있습니다. 우리나라도 이제 본격적으로 우주개발에 뛰어들고 있죠. 미지의 우주, 그 광활하고 거대한 세계에 대한 이야기를 어린이부터 성인까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 재미있게 풀어내려 합니다.

유클리드우주망원경. 사진제공=ESA

지난 1일(현지시간) 유럽우주국(ESA)의 유클리드우주망원경이 발사됐습니다. 유클리드망원경은 미국 플로리다주 케이프 커내버럴 우주군기지에서 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 힘차게 우주로 날아갔습니다.

제임스웹우주망원경과 함께 인류의 눈이 돼줄 유클리드망원경의 주요임무는 우주의 95%를 차지하는 것으로 추정되는 암흑에너지와 암흑물질을 관측하는 것입니다.

유클리드망원경은 지구에서 150만㎞ 거리에 있는 ‘제2라그랑주점(L2)’에 자리를 잡고 우주의 비밀을 풀어나갈 예정입니다. L2는 제임스웹망원경과 가이아우주망원경이 있는 곳이기도 합니다.

천문학자들은 우주의 암흑에너지는 70%, 암흑물질은 25% 정도일 것으로 추정하고 있지만 아직 관측 된 적은 없습니다. 유클리드망원경이 앞으로 암흑에너지와 암흑물질에 대한 비밀을 풀어줄 예정입니다. 이 망원경의 임무기간은 2029년까지이며, 상황에 따라 연장될 수 있습니다.

미국 항공우주국(NASA·나사)이 2021년 쏘아올린 제임스웹망원경은 현재 최고의 우주망원경으로 평가 받고 있습니다. 그러나 유클리드망원경 역시 제임스웹망원경 못지않게 과학자들이 주목하고 있습니다. 유클리드망원경이 우주의 탄생과 진화에 대한 비밀을 밝히는 데 큰 기여를 할 것이라는 기대감 때문입니다.

나사의 허블우주망원경이 촬영한 은하들의 모습. 반짝이는 점 하나 하나가 은하이며, 이 은하들과 그에 속한 천체들에서는 중력이 발생해 빛 왜곡 현상을 일으킨다. 사진제공=나사

유클리드망원경은 L2에서 우선 시험 가동에 들어간 뒤 7개월 후부터 본격적인 임무를 수행합니다. 최대 20억개의 은하를 관측할 예정입니다.

제임스웹망원경은 먼 곳에 있는 별과 우주를 확대해서 찍는 인물 카메라와 같고, 유클리드망원경은 별과 우주 전반을 넓게 담는 풍경 카메라입니다.

유클리드망원경에는 대형 가시광선 관측기와 근적외선 분광계·광도계가 실려 있습니다.

가시광선 관측기는 100억 광년 밖의 빛까지 포착할 수 있는데 입체(3D) 우주지도를 그린 뒤 지도에 나타나는 중력렌즈 현상을 분석할 예정입니다.

중력렌즈 현상이란 수십억 광년 밖의 은하나 천체에서 오는 빛이 중간에 있는 다른 천체들의 중력 영향을 받아 왜곡되는 현상을 말합니다. 중력렌즈 현상에서 우리가 알고 있는 물질의 영향을 제거하면 암흑물질과 암흑에너지의 존재를 계산할 수 있습니다.

천문학계는 오랜 기간 관측과 연구를 통해 우주는 팽창하고 있고, 그 팽창 속도는 빨라지고 있다는 것을 알아냈습니다.

만약 우주에 우리가 눈으로 볼 수 있는 별과 은하만 존재한다면 그들간 끌어당기는 중력에 의해 우주는 팽창이 아닌 수축을 할 것입니다. 팽창 중인 우주에는 결국 우리가 모르는 에너지, 즉 암흑에너지가 존재할 것이라고 추측하는 이유입니다.

암흑에너지가 우주를 팽창시키는 힘이라면 암흑물질은 중력과 관련이 있습니다. 나선은하를 관찰하면 빛은 중심부에 몰려 있고 바깥으로 갈수록 옅어집니다. 만약 관측된 물질로만 구성돼 있다면 바깥으로 갈수록 회전속도가 줄어들겠지만 실제 은하 중심부와 바깥 회전속도는 같습니다. 이는 알 수 없는 물질이 있다는 것이고 과학자들은 암흑물질의 중력이 작용하는 것이라고 보고 있습니다.

우주의 탄생과 진화에 대한 비밀을 풀기 위해 인류는 오래전부터 노력하고 있으며, 허블우주망원경과 제임스웹망원경이 그 궁금증을 푸는 데 한걸음 다가갔습니다. 이제는 유클리드망원경까지 그 대열에 합류해 그 동안 인류가 궁금해 했던 것들에 대한 해답을 얼마나 가져다 줄지 기대됩니다.

김정욱 기자 mykj@sedaily.com