'25m 망원경 끝판왕'에 기대감 폭발…우주 탄생 비밀 푼다

'거대마젤란망원경' 완성 눈앞
마지막 7번째 반사경 제작 시작
美 하버드대 등 13개 기관 참여
제임스웨브망원경 해상도 4배
'지구형 행성' 찾는 데도 활용

2021년 성탄절에 우주로 발사돼 별의 탄생 순간 등 인류가 그동안 본 적 없는 경이로운 우주 사진을 찍어 보내고 있는 제임스웨브망원경(JWST). 지구로부터 150만㎞ 떨어진 라그랑주 포인트(태양과 지구 중력이 균형을 이루는 곳)에서 활약하고 있는 JWST와 함께 우주 탄생과 진화의 비밀을 풀 거대마젤란망원경(GMT·조감도)이 완성 초읽기에 들어갔다.

6일 한국천문연구원에 따르면 이 기관과 미국 하버드대 등 세계 13개 연구기관이 참여하는 거대마젤란망원경기구(GMTO)는 최근 세계 최대 광학망원경인 GMT의 마지막 일곱 번째 반사경 제작에 들어갔다.

GMT는 지름이 25.4m에 달하는 차세대 초거대 망원경이다. 개당 무게가 17t, 지름이 8.7m인 원형 반사경 7장을 벌집 모양으로 배치해 25.4m짜리 단일 반사경을 제작한다. 주경 1.3m의 육각형 거울 18개를 모아 6.5m의 거울을 만들어 우주를 보고 있는 JWST의 네 배에 달한다. 2028~2029년 완공을 목표로 하고 있다.

GMT는 JWST보다 해상도가 4배 더 선명하고 200배 높은 감도를 지닌다. 망원경의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소인 집광(빛을 모으는 능력) 면적은 368㎡다. 이는 160㎞ 떨어진 곳에서 동전의 그림을 구분할 수 있는 수준이다.

GMT의 반사경은 미국 투싼에 있는 애리조나대의 리처드 캐리스 반사경연구소에서 제작하고 있다. 반사경 한 개를 제작하는 데 표면 정밀 연마까지 약 4년이 걸린다. 첫 번째 반사경은 2012년 완성됐다. 여섯 번째 반사경은 2021년 초 제작을 시작했다.

GMT 반사경 제작은 기본 형상을 만드는 주조, 형상을 다듬는 성형, 표면을 다듬는 연마 작업을 차례로 거친다. 반사경을 구성하는 유리는 온도 변화에 따른 비틀림이나 휨, 표면 왜곡을 최소화하기 위해 팽창계수가 낮은 특수 유리를 쓴다. 특수 유리블록 약 20t을 주형에 넣어 섭씨 1165도로 가열해 녹인 후, 굳기 전 주형을 회전시켜 원심력에 의해 상부 표면이 포물면이 되도록 한다. 이후 3개월 동안 냉각한 뒤 연마 과정을 밟는다. 완성된 반사경 표면의 높낮이 차이는 사람 머리카락 두께의 1000분의 1보다 작을 정도로 매끈하다.

완성된 반사경은 칠레 아타카마 사막의 라스 캄파나스 천문대에 있는 GMT 부지로 옮겨 설치된다. 이 천문대는 청명하고 어두운 하늘과 함께 안정적인 대기 조건을 갖추고 있어 남반구에서 천문 현상을 관측하는 데 최적지로 꼽힌다.

GMT는 빅뱅 이후 우주 탄생의 수수께끼를 풀 수 있는 실마리를 인류에게 알려줄 것으로 전망된다. 또 지상 망원경으론 관측이 어려운 별 주위 행성 등 외계 행성의 대기 성분을 정밀 분석해 생명체가 존재할 수 있는 ‘지구형 행성’을 찾는 데 활용할 수 있다.

GMTO 이사회의 한국 대표를 맡은 박병곤 한국천문연구원 대형망원경사업단장은 “GMT는 망원경의 뼈대에 해당하는 마운트 등 제작이 순조롭게 진행되고 있다”며 “GMT 제작이 완료되면 천체 관측 역사의 새로운 장이 열릴 것”이라고 말했다.

GMTO는 미국 캘리포니아 패서디나에 본사를 두고 있다. 천문연을 비롯해 미국 하버드대·카네기연구소·스미스소니언연구소·텍사스오스틴대·텍사스A&M대·애리조나대·애리조나주립대·시카고대, 호주국립대, 브라질 상파울루 연구재단, 이스라엘 와이즈만 연구소 등이 참여하고 있다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com

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