베일 벗은 '심우주' 사진에 천문학계도 흥분..“우주 관측 새 시대 열었다"

[이데일리 강민구 기자] ‘인류최대우주망원경’인 제임스웹우주망원경이 찍은 사진이 12일(현지시간) 공개됐다. 1996년부터 제작에 돌입한지 약 16년만에 100억달러(약 13조원)를 투입한 결실이 나오면서 국내외 천문학계는 “천문우주 역사를 바꿀 획기적인 사건”이라며 흥분하고 있다. 빌 넬슨 미국항공우주국(NASA) 국장은 “우리는 거의 처음으로 돌아가고 있다”며 “지금까지 촬영된 우리 우주의 가장 깊은 이미지까지 포함했다”고 전했다.

용골자리 성운.(사진=NASA)

NASA는 차세대 우주망원경인 제임스웹 우주망원경이 찍은 컬러 우주 사진을 선보였다. 조 바이든 미국 대통령이 백악관에서 사전 공개 행사를 통해 첫 이미지인 SMACS 0723 은하단의 심우주 사진을 공개했다. 심우주, 외계행성, 별의 종말, 은하, 별 탄생 관련 관측 자료가 NASA TV를 통해 공개되면서 학계뿐만 아니라 대중의 관심도 커지고 있다.

131억년전 우주, 별의 탄생과 종말도 포착

제임스웹우주망원경은 작년 12월에 우주로 발사돼 지구에서 약 160만km 떨어진 ‘제2 라그랑주 점’에 안착한뒤 정비작업을 거친뒤 ▲NIRCAM(근적외선 카메라) ▲NIRISS(근적외선 이미징 분광기) ▲NIRSPEC(근적외선 분광기) ▲MIRI(중적외선 기기)를 이용해 이번 자료를 만들었다.

가장 먼저 공개된 사진은 ‘SMACS 0723’ 은하단으로, 지구에서 46억 광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 9조4600억㎞) 떨어진 가장 깊숙한 우주를 다룬 것이다. 적외선 파장으로 관측한 이미지 중 가장 깊게 또는 가장 멀리, 가장 자세하게 고분해능으로 관측했다. 원래는 보이지 않는 은하들이 중심은하의 중력장 영향으로 휘어진 공간을 따라 뒤편 은하들이 내는 빛을 포착하는 ‘중력현상’에 따라 131억년 정도로 측정되는 은하도 포착했다. 학계가 보는 138억년전 ‘빅뱅’ 이후 3~4억년이 지난 시점에서 생성되기 시작한 첫 은하들을 연구하는데 쓸 수 있다.

SMACS 0723 은하단.(사진=NASA)

외계행성 ‘WASP-96b’이라고 지은 목성형 외계행성의 대기를 스팩트럼 관측기기를 이용해 관측해 기체 상태의 물 분자들이 있다는 사실도 공개됐다. 또 태양 정도의 질량을 가진 별의 진화의 마지막 단계인 행성상 성운의 일종인 ‘남쪽 고리 성운’의 근적외선·중적외선 사진도 공개되면서 별을 이해하거나 외계생명체 비밀을 파헤치는데 한발 더 다가섰다.

허블우주망원경 보다 제임스웹우주망원경의 관측 성능이 100배 뛰어나다는 사실도 재확인했다. ‘스테판의 오중주’라 불리는 5개의 은하가 모인 지역을 근적외선, 중적외선 파장으로 관측한 사진은 허블 망원경 대비 은하들이 상호작용하는 모습이 잘 확인됐다. 지구로부터 약 7천 600광년 정도 떨어진 거리에 있는 ‘용골자리 성운’이라 불리는 별탄생 지역 촬영 사진은 차갑고 어두운 먼지 구름 속에 가로막혀 허블로도 볼 수 없었던 아기별들의 모습을 선명하게 담았다.

임명신 서울대 물리천문학부 교수는 “허블보다 뛰어난 망원경으로 기대한 만큼 성능이 나오면서 그동안 보지 못했던 우주 모습들을 선명하게 담았다”며 “허블이 겨우 관측했던 것과 달리 쉽게 초창기 은하 모습을 높은 감도로 찍어 우주천체의 시작 시점을 알아내고, 우리들의 우주 이해가 제대로 됐는지 앞으로 검증할 수 있다고 본다”고 소감을 전했다.

스테판 5중주.(사진=NASA)

우리나라 연구진 관측시간 확보 기대감도

국내외 전문가들은 앞으로 허블우주망원경이 5~10년 동안 운영되면서 원시시대 우주 천체들을 이해할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 적외선 관측 기능을 살려 성간 먼지에 가려 볼 수 없었던 별의 탄생모습을 제대로 밝혀낼 수도 있다. 또 외계행성 대기를 제대로 연구해 그동안 발견된 수천여개의 외계행성 특성들도 밝혀내고, 운이 좋다면 생명체 발견으로도 이어질 수 있다는 입장이다.

국내 학계에서는 제임스웹우주망원경 관측 시간이 전 세계에 공개돼 경쟁할 수 있는 만큼 국내 연구자들도 관측을 통해 새로운 과학적 발견을 할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.

양성철 한국천문연구원 대형망원경사업단 박사는 “저를 비롯해 천문연 내에서도 허블 관측시간을 확보해 연구를 했다”며 “앞으로 5개월 이후 전 세계 모든 천문학자들이 망원경 관측 시간을 신청할 수 있어 엄청난 경쟁을 할 것으로 예상되나 국내 연구진들도 관측시간을 확보하거나 공개된 자료를 기반으로 과학적인 연구도 잘 해나갔으면 한다”고 말했다.