우주망원경 '로먼' 처음 '눈' 떴다…암흑물질·외계행성 관측 본격화

연료 아껴 10년→22년 관측 가능성

뒤쪽에서 바라본 로먼 우주망원경의 모습. NASA 고다드 우주비행센터/Conceptual Image Lab 제공

지난달 30일(현지시간) 발사된 미국 항공우주국(NASA)의 차세대 우주망원경 '낸시 그레이스 로먼(로먼)' 우주망원경이 핵심 관측장비를 처음 가동하며 관측에 본격 돌입했다. 비행 과정에서 연료를 크게 절약해 당초 계획보다 훨씬 오래 관측할 가능성도 제기됐다.

NASA는 로먼 우주망원경의 주관측장비인 '광시야 관측기(WFI)'를 성공적으로 가동하고 외계행성 관측용 '코로나그래프'의 초기 점검을 마쳤다고 15일 밝혔다. 로먼 우주망원경은 현재 지구에서 약 160만km 떨어진 '태양-지구 제2라그랑주점(L2)'으로 이동하며 장비 교정과 시험을 진행 중이다.

WFI는 3억 화소 적외선 카메라로 로먼의 핵심 관측장비다. 허블 우주망원경보다 약 100배 넓은 영역을 비슷한 해상도로 한번에 관측할 수 있다. 넓은 우주 영역을 빠르게 조사해 암흑에너지와 암흑물질의 성질을 연구하고 외계행성을 탐색하는 데 활용된다.

NASA 연구진은 로먼 우주망원경 발사 후 WFI 내부 잔여 수분과 미량 물질을 제거하기 위해 약 10일간 장비를 비교적 따뜻한 온도인 영하 65도로 유지했다. 지난 11일 장비의 히터를 끄고 영하 143도까지 냉각한 뒤 적외선 검출기 18개를 가동했다.

같은 날 저녁 연구진이 교정장치와 필터·프리즘 등이 장착된 광학 장치를 시험하는 과정에서 WFI에 처음으로 별빛이 들어왔다. 다음날에는 초점 조절 장치가 정상 작동하는지도 최종적으로 확인했다. 초기 성능을 점검하기 위해 촬영한 시험 이미지에서는 아직 망원경의 초점이 맞춰지지 않은 상태로 별이 선명한 점이 아닌 넓게 퍼진 형태로 포착됐다.

로먼 우주망원경 WFI에 처음으로 별빛이 들어온 모습을 담은 시험 이미지. 초점이 맞지 않은 상태에서 초기 성능 점검을 위해 촬영됐다. 별빛은 선명한 점이 아니라 수천 개의 픽셀에 걸쳐 넓게 퍼진 형태로 보인다. NASA 고더드우주비행센터/Tyler Desjardins(STScI) 제공

NASA는 "모든 과정을 확인한 결과 현재 장비가 계획한대로 작동하고 있다"고 설명했다. 향후 정밀 유도장치를 가동해 별빛이 선명한 점 형태로 맺히도록 초점을 조정할 계획이다. 첫 과학 관측 영상은 2027년 초 공개된다.

외계행성을 직접 촬영하기 위한 '코로나그래프'도 초기 점검을 마쳤다. 코로나그래프는 별에서 나오는 강한 빛을 차단해 주변을 도는 행성이 반사하는 희미한 빛을 관측하는 장치다.

미국 캘리포니아공대(캘텍) 산하 코로나그래프 관제센터 연구팀과 엔지니어들은 소프트웨어·열 제어 장치·구동 장치·카메라 등 코로나그래프의 모든 구성요소와 정상적으로 통신이 이뤄진다는 사실을 확인했다. 향후 약 30일 간 검출기 등에 있는 오염물질을 제거하면서 추가 교정 작업을 진행할 예정이다.

낸시 그레이스 로먼 우주망원경의 코로나그래프에 사용되는 '성형 동공 마스크'. 이 부품은 별빛의 회절 무늬를 바꿔 강한 빛을 차단하고 별 주변의 희미한 영역을 관측할 수 있도록 한다. NASA/Chris Gunn 제공

당초 계획보다 훨씬 오래 관측할 가능성도 제시됐다. NASA는 14일 로먼 우주망원경이 예상보다 연료를 크게 절약하며 비행하고 있다고 발표했다.

지난달 31일 로먼 우주망원경은 첫 궤도 수정 과정에 약 18kg의 연료를 사용했다. 예정된 연료 사용량인 200kg의 10%에 불과하다. 발사 당시 추가로 실은 연료 등을 합치면 최소 22년간 과학 관측에 필요한 연료를 확보할 것으로 추산됐다. 당초 로먼은 기본 임무 5년과 연장 임무 5년을 포함해 10년 운용을 기준으로 설계됐다.

로먼 우주망원경은 발사 약 100일 뒤인 12월 초 L2 주변 궤도에 진입할 예정이다. 이후 장비 교정과 성능 점검을 거쳐 암흑에너지와 암흑물질, 외계행성 등을 본격적으로 관측할 것으로 기대된다.

[문혜원 기자 moony@donga.com]