세계 최대 전천 탐사망원경 ‘첫 영상’ 공개…한국도 공동 참여

베라루빈천문대가 공개한 처녀자리 은하단 일부를 촬영한 영상. 우리 은하의 별들도 보인다. 한국천문연구원 제공

세계 최대 규모의 남반구 하늘 전역(전천) 탐사 관측 사업이 첫 관측 영상을 공개하며 본격 가동을 알렸다.

사업의 핵심 장비인 미국 베라루빈천문대는 3.2기가 픽셀 화소에 달하는 세계 최대 디지털 카메라로 촬영한 우주 영상 4건을 24일 처음 공개했다. 베라루빈천문대의 이번 관측사업에는 한국천문연구원(이하 천문연)이 공식 파트너로 참여한다. 국내 연구자들에게 관련 데이터를 제공할 수 있는 자료접근권도 확보됐다.

베라루빈천문대는 차세대 시공간 탐사 관측(Legacy Survey of Space and Time, LSST) 임무를 수행한다. 남반구 전체 밤하늘을 정기적으로 촬영해 우주의 변화를 추적하는 대형 관측 프로젝트다. 칠레 세로 파촌에 건설된 베라루빈천문대는 구경 8.4미터(m)의 ‘시모니 서베이 망원경’을 중심으로 남반구 하늘 전체를 3~4일마다 한 번씩 스캔할 계획이다. 탐사는 총 10년간 진행된다. 우주의 시계열 변화를 기록하는 것이 핵심 목표다.

이번에 공개된 영상 중 첫 번째는 우리은하 인근 처녀자리 은하단 일부를 포착한 사진이다. 병합 중인 은하 3개와 두 개의 나선은하가 선명히 드러나며 더 먼 거리의 은하 그룹들과 우리은하 별들도 함께 포착됐다.

두 번째 영상에서는 단 10시간의 관측만으로 2104개의 새로운 소행성이 확인됐다. 이 중 7개는 지구 근접 천체인 것으로 분석됐다.

세 번째 영상은 별의 밝기 변화 데이터를 바탕으로 한 변광성 관측 결과다. 루빈천문대는 시험 관측을 통해 'RR Lyrae형' 변광성 46개를 확인했으며 이 중 3개의 밝기 변화를 영상으로 제시했다. 변광성은 밝기가 시간에 따라 변하는 별이다.

별의 밝기가 변하는 변광성 관측 영상. 천문연 제공

마지막으로 공개된 영상은 석호성운과 삼엽성운의 모습을 담은 고해상도 이미지다. 총 678장의 촬영 이미지를 합성해 제작됐다.

베라루빈천문대가 공개한 석호성운과 삼엽성은을 촬영한 영상. 천문연 제공

루빈천문대에 설치된 LSST 카메라는 지름 64cm, 무게 3톤에 달하는 세계 최대 디지털 카메라다. 보름달 45개를 한 화면에 담을 수 있는 광시야를 갖췄다. 매년 200억 개 이상의 천체 데이터를 수집할 예정이다. 지금까지 인류가 수집한 모든 광학 관측 데이터를 뛰어넘는 양이다.

천문연은 LSST의 유일한 국내 협력기관이다. 지난해 미국 국립과학재단(NSF), 에너지부(DOE)와 협약을 맺고 자료접근권을 확보했다. 관측 전문 인력 제공, 인공지능 기반 자료 분석, 외계행성탐색시스템(KMTNet) 연계 후속 관측, 지역 데이터센터 운영 등을 통해 공동연구를 지원한다.

신윤경 천문연 책임연구원은 “이 사업은 단기 스냅샷이 아닌 장기간 타임랩스 방식으로 우주의 변화를 관측할 수 있는 최초의 시도”라며 “인류는 마침내 실시간으로 역동적인 우주의 흐름을 추적할 수 있게 됐다”고 설명했다.

박장현 천문연 원장은 “세계 최고 수준의 망원경과 관측자료를 국내 연구자들도 활용할 수 있게 됐다”며 “LSST 자료를 바탕으로 인공지능·기계학습을 접목한 우주 탐사 연구가 국내에서도 활발히 이뤄질 것”이라고 말했다.

루빈천문대를 운영하는 브라이언 스톤 미국 NSF 디렉터는 “이 망원경은 암흑물질과 암흑에너지의 비밀을 밝히는 데 결정적 역할을 할 것”이라며 “지금까지 존재하지 않았던 규모의 관측 데이터를 인류에 제공하게 될 것”이라고 말했다.

칠레에 위치한 베라루빈천문대. 천문연 제공

[박정연 기자 hesse@donga.com]