[과학 핫이슈]우주망원경 '테스'

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미국 항공우주국(NASA)이 케플러 우주망원경의 뒤를 이을 차세대 망원경 '테스(TESS)'를 지난 18일 발사했다. 테스를 우주 공간까지 실어나르는 임무는 스페이스X의 팔콘9 로켓이 맡았다. 팔콘9의 1단 추진체는 지구로 무사 귀환했다. 스페이스X의 24번째 로켓 회수다.

ⓒ게티이미지뱅크
<ⓒ게티이미지뱅크>

테스는 전임인 케플러 망원경보다 400배 넓은 관측 범위를 자랑한다. 6월부터 작동을 시작한다. 달과 가까운 정상 궤도에 진입하면 13.7일 주기로 지구 주위를 돈다. 앞으로 2년 간 태양계 주변 외계행성 탐색 임무를 수행할 예정이다.

테스는 '천체면통과 외계행성 탐색 위성(Transiting Exoplanet Survey Satellite)'의 약자다. 케플러 우주망원경과 마찬가지로 '천체면통과' 현상을 이용해 외계행성을 찾는다는 뜻이다. 천체면통과는 빛을 내는 별(항성) 앞으로 빛을 내지 않는 행성이 지나가면 관측되는 빛의 양이 줄어드는 현상이다.

케플러는 이 원리를 이용해 4500개가 넘는 외계 행성을 찾았고, 2300개 이상이 실제 외계 행성으로 입증됐다. 테스는 2년 간 20만 개의 항성을 눈에 담을 예정이다. 그 앞을 지나가는 외계 행성을 찾기 위해서다. NASA는 테스가 2만 개의 외계행성, 500개 이상의 지구형 행성을 찾을 것으로 기대한다.

관측 성능이 대폭 향상된 것은 망원경의 시야 차이 덕분이다. 케플러는 우주의 한 방향만 보도록 설계됐다. 우주의 0.25% 밖에 담지 못했다. 가까운 별도 일부 볼 수 있지만 더 많은 별을 보려면 1000광년씩 떨어진 먼 별을 관찰할 수밖에 없다.

테스는 특정 위치만을 향하지 않고 네 개의 카메라를 갖춘 채 지구 주위를 타원형으로 돈다. 우주의 85%에 해당하는 영역을 볼 수 있다. 그만큼 더 가까이 있는 별을 관찰하기도 쉽다. 테스가 관찰할 별의 위치는 멀어야 지구에서 수백 광년이다. 케플러가 살펴본 별보다 10배 가깝다.

우주망원경은 '제2의 지구'를 찾으려는 인류의 노력과 관련이 깊다. NASA는 테스로 후속 연구할 외계행성의 후보를 추리고, 향후 발사할 제임스웹 망원경으로 해당 행성의 대기, 성분을 밝혀낼 계획이다. 우주 탐사를 통해 인류가 살 수 있는, 지구를 닮은 행성을 찾겠다는 것이다.

천문학자는 우주를 관찰하기 위해 성능 좋은 망원경을 개발하고, 빛이 없는 외진 곳을 찾아다녔다. 그런 노력의 정점에 우주 망원경이 있다. 우주로부터 들어오는 가시광선, 감마선, 엑스선 같은 파장은 대부분 지구의 대기권에 가로막힌다. 망원경을 아예 지구 밖으로 보내버리면 획기적인 전기를 만들 수 있다.

미국 천체물리학자 라이먼 스피처는 인공위성도 발사되지 않았던 1946년에 이런 아이디어를 내고 오랫동안 정부를 설득했다. 1990년 최초의 우주 망원경 '허블'이 디스커버리호에 실려 올라갔다. 허블 망원경은 수십만 장의 우주 사진을 지구로 보내고, 감마선을 관측하는 등 혁혁한 공을 세웠다.

허블은 진작 공식 임무 기간이 끝났지만 수리·업그이드를 통해 지금도 현역처럼 작동한다. 허블을 대체할 제임스웹은 2020년 발사 예정이다. 애초 올해 10월이 발사 예정일이었지만 연기됐다. 제임스웹은 허블보다 훨씬 크고 정확하다. 적외선까지 관찰할 수 있다.

NASA가 제임스웹 발사에 신중을 기하는 건 망원경이 놓일 '위치' 때문이다. 기존 망원경보다 훨씬 먼, 지구에서 150만㎞ 떨어진 '라그랑주 지점'에 위치한다. 지구와 태양의 중력이 상쇄되는 안정적인 지점이지만 너무 멀기 때문에 허블처럼 수리하는 게 불가능하다. 한 번 실패하면 천문학적인 개발 비용이 공중에 날아가는 셈이다.

제임스웹은 지금까지의 우주망원경보다 훨씬 먼 곳을 관찰할 수 있다. 이는 얼마나 오래 전 모습을 관측할 수 있는가와도 직결된다. 빛이 망원경까지 도달하는 시간이 있기 때문이다. 더 먼 곳의 빛을 본다는 것은 더 오래된 우주의 모습을 볼 수 있다는 뜻이다. 예컨대 100만 광년 거리의 천체 관측 결과는 해당 지점의 100만 년 전 모습이다.

과학자들은 제임스웹을 통해 초기 우주 모습, 블랙홀의 형성까지도 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

송준영기자 songjy@etnews.com

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