홀로그램처럼 기이하고 아름다운 우주의 장면은 우리가 어떻게 볼 수 있는 걸까요? 우주 과학자들은 저 멀리 떨어져 있는 우주의 모습을 더 가까이 보고 싶어 했습니다. 그 결과 우주 망원경이 탄생했으며, 덕분에 우리가 지구에서 편하게 사진으로 우주를 감상할 수 있게 되었습니다. 광활한 우주에서 그 신비를 이해하려는 과학자들의 끈질긴 탐구는 우주 망원경으로 알려진 놀라운 도구의 개발로 진화하여 갔습니다. 우주 망원경은 지구 대기권 너머의 궤도를 돌며 과학자들이 광범위한 파장에 걸쳐 천체와 현상을 관찰할 수 있게 해 줍니다. 우주 망원경을 만들기 위한 과학자들의 비하인드 스토리를 소개하고, 우주 깊은 곳을 들여다보면서 얻을 수 있는 도전과 승리, 심오한 경이로움을 공유하겠습니다.
우주로 쏘아 올린 최초의 우주 망원경
우주 망원경이 발달하기 전에는 천문학자들이 지구 위에서 우주를 관찰하는 망원경을 들여다보았습니다. 우주를 더 가까이 보기 위해 하늘과 가까운 곳을 찾아다녔습니다. 사방이 깜깜한 밤에는 그래도 우주를 관찰하기가 나쁘지 않았습니다. 그런데 도시가 점점 발달하면서 조명 때문에 밤에도 환한 날이 많아 우주를 관찰하기가 힘들어졌습니다. 게다가 지구를 둘러싼 공기층, 즉 대기 때문에 우주의 모습을 정확하게 보기란 하늘의 별 따기만큼 어려웠습니다. 그런던 중 대기의 방해 없이 우주를 관찰하는 방법을 알고 있다고 주장하는 과학자가 나타났습니다. 이 사람이 바로 미국의 천체 물리학자 라이먼 스피처입니다. 1946년 그는 망원경을 아예 우주로 보내 버리자고 제안했습니다. 처음에는 말도 안 되는 소리 하고 생각했지만, 우주 개발이 활발하게 일어났던 1960년대부터 사람들이 조금씩 관심을 갖기 시작했습니다. 스피처의 꾸준한 연구와 설득 끝에, 드디어 1990년 우주선에 우주 망원경이 실렸습니다. 그게 바로 세계 최초의 우주 망원경인 '허블 우주 망원경'입니다.
새로 쏘아 올린 최강 우주 망원경
그동안 우리가 본 우주의 모습은 허블 우주 망원경의 작품이라고 보면 됩니다. 허블 우주 망원경은 우주에 도착하자마자 처녀자리 은하단에 있는 은하를 관측하고, 그곳의 거리를 구했습니다. 이 거리 때문에 우주의 나이가 138억 살이라고 처음 추정하게 되었습니다. 이후에도 허블 우주 망원경은 우주의 여러 행성을 발견하면서, 빅뱅, 블랙홀 등 우주의 숨겨진 비밀을 알아내는 데 큰 도움을 주었습니다. 허블 우주 망원경은 지난 30년 동안 140만 건이 넘는 관측 기록을 남겼고, 전 세계 천문학자들은 이를 바탕으로 1만 7,000편이 넘는 논문을 발표했다고 하니 그 업적이 대단하지요? 그런데 이 허블 우주 망원경보다 더 강력한 우주 망원경이 탄생했습니다. 바로 '제임스 웹 우주 망원경(JWST)'입니다. 2021년 12월 18일에 발사 JWST는 은하의 형성, 별과 행성계의 탄생, 외계 행성의 생명체 가능성 등 천문학과 천체 물리학의 주요 질문을 다루는 것을 목표로 하고 있습니다. 주로 가시광선과 자외선 파장을 관찰하는 허블 우주 망원경과 달리 JWST는 적외선 관측에 초점을 맞춰 우주 먼지 구름을 뚫고 우주의 초기 시대를 연구할 수 있습니다. JWST는 근적외선 카메라(NIRCam), 근적외선 분광기(NIRSpec), 중적외선 기기(MIRI), 미세 유도 센서/근적외선 이미저 및 무슬릿 분광기(FGS/ 니리스), 이러한 장비를 통해 JWST는 고해상도 이미지를 캡처하고 천체의 화학적 구성을 분석하며 전례 없는 세부 사항으로 외계 행성의 대기를 연구할 수 있습니다. JWST의 주요 특징 중 하나는 직경이 6.5미터(21.3피트)에 달하는 대형 분할 주경입니다. 이 거울은 가벼운 베릴륨으로 만들어진 18개의 육각형 조각으로 구성되어 있으며, 우주의 가혹한 환경에서도 정확한 정렬을 유지하도록 개별적으로 조정할 수 있습니다. JWST는 지구에서 약 150만 킬로미터(약 930,000마일) 떨어진 두 번째 라그랑주 지점(L2)에서 태양을 공전하며 안정적인 열 환경에서 작동합니다. 허블 우주 망원경보다 가볍지만, 더 크고 성능이 좋아 우주 멀리까지 관찰할 수 있는 데다 원적외선 기능이 있어 어두운 곳까지 볼 수 있습니다. 허블 우주 망원경보다 100배가 넘는 성능을 갖췄다고 합니다.
광활한 우주를 들여다보다
우주 망원경 하면 가장 먼저 허블 우주 망원경이 떠오르지만, 우주에는 다른 망원경도 많았습니다. 스웨덴에서 쏘아 올린 오딘, 일본의 수자쿠, 프랑스의 코롯, 이탈리아의 아가일, 러시아의 라디오아스트론까지 70대가 넘는 우주 망원경이 있었습니다. 망원경을 우주로 보내자고 주장한 스피처의 이름을 딴 '스피처 우주 망원경'도 있었습니다. 이러한 끊임없는 노력으로 우주 망원경의 미래는 우주에 대한 이해를 높이는 데 큰 도움이 될 것입니다. 제임스 웹 우주망원경, 광시야 적외선 측량 망원경과 같은 계획되어 있는 임무는 계속해서 탐사의 한계를 넓혀 우주의 기원, 은하의 형성, 우주 너머의 생명체 탐색에 대한 근본적인 질문을 밝혀줄 것입니다. 우리가 계속해서 우주 탐사의 한계를 넓혀가는 동안, 우주 망원경에서 얻은 통찰력은 의심할 여지없이 다음 세대에 걸쳐 광활하고 끝없는 우주에 대한 우리의 이해를 형성하여 갈 것입니다.