[과학핫이슈]지구인을 위한 크리스마스 선물

제임스웹 우주망원경 사진=과학기술정보통신부
<제임스웹 우주망원경 사진=과학기술정보통신부>

인류 역사상 가장 크고 강력한 우주망원경이 우주로 향했다. 허블 우주망원경을 잇는 차세대 우주망원경 '제임스웹 우주망원경(JWST)'이 바로 그 주인공이다.

15년에 걸친 발사 연기 끝에 지난 25일 전 세계인에게 '크리스마스 선물'을 남기며 우주로 떠난 제임스웹은 앞으로 빅뱅 이후의 우주 최초 별과 은하 등 우주 기원을 찾는 임무를 수행하며 또 다른 선물을 안겨줄 전망이다.

제임스웹은 미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국, 캐나다우주국이 함께 진행한 대형 공동 프로젝트다. 1996년 처음 개발이 시작된 뒤 2007년 최초 발사 목표가 설정됐으나 각종 문제 발생으로 인해 발사가 올해까지 미뤄졌다.

다양한 우주 관측 임무를 수행하고 있는 허블 우주망원경과는 크기부터 성능까지 많은 점이 다르다.

제임스웹 주경은 1.3m 육각 조각 거울 18개 힌지 구조를 합쳐 만들었으며, 원통 모양을 한 허블과 달리 합쳐진 전체 주경도 육각형 모양이다. 각 거울은 모두 금으로 도금돼 들어오는 광자 98%를 반사할 수 있다.

제임스웹 우주망원경 주경 사진=미국 항공우주국(NASA)
<제임스웹 우주망원경 주경 사진=미국 항공우주국(NASA)>

금 도금 이외에도 각 거울은 강철보다 약 6배 높은 강도를 자랑하는 베릴륨으로 만들어졌다. 뛰어난 내구성으로 극한 온도 등 외부환경에서도 형태를 그대로 유지할 수 있다.

제임스웹은 주로 적외선을 감지한다. 분광계를 결합한 특수 카메라로 목성 위성에 있는 작은 빛을 감지할 만큼 강력한 성능을 보유하고 있다. 이는 최대 1000광년 떨어진 행성에서도 산소 분자를 확인할 수 있는 수준이다.

고도 537~541㎞ 지구 저궤도를 도는 허블과 달리 '라그랑주 L2' 지점에 설치돼 우주를 관찰하게 된다.

다만 우주로 향한 제임스웹이 본격적인 우주 관측 임무를 수행하기까지는 시간이 요구된다.

제임스웹 차양막이 모두 펼쳐지기까지는 발사 후 약 10일이, 망원경까지 모두 펼쳐지기까지는 13일이 걸린다. 이후 첫 번째 목적지까지 약 160만㎞를 이동, 발사 후 한달이 지나면 설치 지점인 라그랑주 L2 지점 궤도에 진입한다. 라그랑주 L2 지점은 태양이 지구를 끌어당기는 중력과 지구의 원심력, 우주선이 공전하는 데 필요한 구심력이 균형을 이루는 곳으로 별도 추진 장치 없이도 지구 궤도를 계속해서 돌 수 있다.

이때부터는 제임스웹에 실린 과학탑재체가 본격적인 역량을 발휘한다.

제입스웹에는 NIRCam(Near InfraRed Camera), NIRSpec(Near InfraRed Spectrograph), MIRI(Mid-Infrared Instrument), NIRISS(Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) 등 4가지 최첨단 과학 장비가 포함돼 있다.

이를 통해 외계행성이나 먼지 원반과 같은 흐린 천체를 관측하거나 저해상도, 광시야 분광 연구가 가능하다.

이외에도 개별 물체 수백개를 동시에 분광 측정할 수 있는 마이크로 셔터(Microshutter) 장비, 절대 영도에 근접한 수준까지 냉각 가능한 극저온 냉각기 등으로 그동안 허블이 수행하지 못했던 관측 임무를 보완하게 된다.

제임스웹은 중간 크기 블랙홀, 우주 팽창 속도 등 연구 불가 영역에 대한 새로운 관측 데이터를 제공할 전망이다. 특히 적외선으로만 관측할 수 있는 먼 거리 은하를 관측하며 빅뱅 직후 우주 생성 초기 모습, 즉 우주 기원을 관측하며 '최초' 수식어가 달린 여러 결과물이 기대되고 있다.

천문학계 또한 허블의 한계를 뛰어넘으며 '인류 역사상 또 다른 위대한 도약(Another giant leap for mankind)'이 될 것이라고 기대를 모으고 있다.

이인희기자 leeih@etnews.com