천문연, NASA와 중형우주망원경 공동 개발

[이데일리 이연호 기자] 한국천문연구원은 차세대 소형위성 1호 과학 탑재체인 광시야 적외선 영상 및 분광 관측을 동시 수행할 수 있는 근적외선 영상/분광기(이하 NISS)를 개발해 이로부터 얻은 초기 영상들을 공개했다.

삼각형 은하에 대해 우주망원경 허블로 촬영한 영상(좌)(사진제공: 미국 NASA)과 NISS(우)로 얻은 영상 비교. NISS 영상의 경우, 1.0, 1.35, 1.7μm(마이크로미터) 영역 밴드에서 합성한 RGB 영상이다. 단파장 1.0μm 영역(푸른색)에서 더 젊은 별들이 탄생해 중앙 지역이 더 밝게 보이고, 장파장 영역(붉은색)에서는 별 탄생이 일어나는 나선 구조를 명확히 보여주고 있다. 사진=한국천문연구원.

또 그동안 축적한 적외선 우주 관측 기술과 국제협력을 바탕으로 미국항공우주국(NASA)에 제안한 전천 적외선 영상/분광 탐사를 위한 적외선 우주망원경 ‘SPHEREx’가 최종 선정돼 천체물리학 분야에 새로운 대규모 관측 자료들을 제공할 예정이다.

한국천문연구원이 개발한 NISS는 세계 최초로 광시야로 적외선 분광과 영상을 동시에 관측할 수 있는 우주망원경이다. 이 우주망원경은 차세대 소형위성 1호의 과학탑재체로 지난해 12월 미국 스페이스X사 로켓을 통해 발사됐다. NISS는 100평방도 이상의 넓은 하늘 영역에서 저분산 분광과 영상 자료를 동시에 얻는 적외선 영상 분광 관측을 수행 중이다.

NISS는 현재 분광 장비 테스트, 시험 영상 촬영 등 초기 성능 검증을 위한 운영이 진행 중이다. 초기 운영 이후에는 주요 관측 임무인 가까운 은하와 우리 은하 내에서의 별 탄생 연구, 적외선 우주배경복사 연구 등에 활용될 예정이다.

특히 한국천문연구원은 NISS 개발 경험을 바탕으로 확보한 적외선 우주관측기술을 활용해 미국 캘리포니아 공과대학(Caltech)과 함께 NISS의 개념을 확장한 전천 적외선 영상/분광기 SPHEREx를 NASA 중형미션(프로젝트 전체 예산 규모 약 2800억 원)으로 제안했다. 그 결과 NASA는 14일(한국 시각) 새벽, 차기 중형 프로젝트로 SPHEREx를 최종 승인했다고 발표했다. 이 프로젝트의 국제협력 파트너는 한국이 유일하다.

SPHEREx는 NISS와 같은 적외선 영상 분광 기술을 이용해 전 우주에 대해 영상과 분광 관측을 동시에 수행하면서 약 14억 개 천체들의 개별적인 분광 정보를 획득하게 된다. 이를 통해 거대 우주구조, 적외선 우주배경복사의 기원, 생명의 기원이 되는 우리 은하 안의 얼음분자 탐사와 같은 주요 과학 연구를 수행할 예정이다. 특히 기본적인 분광 정보를 확인한 특이 천체들은 한국이 개발에 참여하고 있는 거대마젤란망원경(GMT)과 운영에 참여 중인 아타카마 대형 밀리미터 및 서브밀리파 간섭계(ALMA)를 활용해 후속 연구를 진행할 계획이다.

NISS 개발 및 SPHEREx 국제협력을 주도하고 있는 한국천문연구원 정웅섭 박사는 “한국에서 개발된 적외선 우주 관측 기술로 구현된 우주 관측기기를 활용한 과학연구가 진행됨과 동시에 미국 NASA의 주요 우주개발 활용 로드맵인 중형 우주 미션에서도 기술적으로 활용된다는 점에서 이번 NISS 개발, 발사 및 성공적인 초기 성능 확인은 큰 의의가 있다”라고 말했다. 이어 “NASA 중형 미션으로 선정된 SPHEREx가 전 하늘영역에서 적외선 영상/분광 탐사가 이뤄진다면 천문연이 참여하고 있는 거대 지상 관측 프로젝트들과의 시너지를 기대할 수 있다”라고 덧붙였다.

한국천문연구원 이형목 원장은 “이번 성과는 천문연이 관련 연구를 지난 10여 년 이상 꾸준히 추진해 온 노력의 산물로 한국의 우주망원경 개발 능력이 매우 높은 수준에 올라와 있음을 보여주는 것”이라고 말했다.