허블망원경 2017년 은퇴… 새로운 '지구의 눈' 출동 준비 - 박건형 기자 [조선/ 150202]

[사이언스] 허블망원경 2017년 은퇴… 새로운 '지구의 눈' 출동 준비 - 박건형 기자 [조선/ 150202]

-허블망원경 가동 25주년
초신성 관측해 우주 나이 밝혀… 블랙홀 등 사진 150만장 전송

-제임스 웹, 130억광년까지 본다
렌즈지름 6.5m, 허블의 2.7배… 태양빛 방해 없이 우주 관측

1609년 갈릴레이 갈릴레오(1564~ 1642)는 최초로 천체망원경을 만들어 우주를 관측했다. 이후 렌즈가 커지면서 천문학은 급속도로 발달했다. 1946년 라이먼 스피처(1914~1997)는 "망원경을 우주로 보내면 선명하게 더 멀리 볼 수 있다"고 주장했다. 우주에서 오는 빛이 지구 대기를 통과하면서 흔들리거나 왜곡되는 현상을 피할 수 있다는 것이다. 44년이 흐른 1990년 4월 24일, 미국 항공우주국(NASA)은 우주왕복선 디스커버리호에 '허블 우주망원경'을 실어 우주로 보냈다.

◇'허블의 법칙' 입증

버스 크기인 허블 망원경은 지금까지 150만장이 넘는 사진을 지구로 보내왔다. 스피처의 예측은 정확했다. 렌즈 직경 2.4m인 허블 망원경은 지상의 직경 10m 렌즈 망원경보다도 선명했고, 멀리 내다봤다. 외계 은하, 블랙홀 등 이론으로만 존재했던 수많은 장면을 찍어냈다. 올해 미국과 유럽 등지에서는 '우주를 보는 지구의 눈'이라는 별명을 가진 허블 망원경 25주년을 기념하는 학술대회가 이어지고 있다.

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허블 망원경의 가장 큰 성과는 천문학자 에드윈 허블(1889~1953)의 우주 팽창 이론 입증이다. 허블은 1929년 "멀리 있는 은하일수록 더 빨리 멀어진다"는 '허블의 법칙'을 발표했다. 허블 망원경은 거대한 별이 소멸하는 순간 엄청난 빛을 내뿜는 현상인 '초신성'(超新星)을 관측했다. 워낙 강렬한 빛을 내뿜기 때문에 아주 먼 우주의 초신성도 관측할 수 있었다. 관측 결과, 더 멀리 있는 초신성일수록 지구에서 더 빨리 멀어졌다. 과학자들은 초신성이 멀어지는 속도를 역산(逆算)해 우주의 나이를 약 138억년으로 추정하고 있다.

애초 허블 망원경의 수명은 2004년까지였다. 하지만 다섯 차례 수리를 거치면서 2017년까지 수명이 연장됐다. 렌즈를 보정했고, 배터리와 소모품도 교체했다. 허블 망원경은 지구로 추락하면서 임무를 마칠 예정이다.

◇금색 돛을 가진 제임스 웹

NASA는 2018년 10월 새 우주망원경을 쏘아올린다. 아폴로 계획을 이끌었던 NASA 국장의 이름을 딴 '제임스 웹' 우주망원경은 렌즈 직경이 6.5m로 허블 망원경의 2.7배다. 렌즈가 크면 더 조그만 빛까지 감지한다. 허블 망원경은 10억 광년(1광년은 빛이 1년간 달리는 거리, 약 9조4607억㎞) 이내를 주로 살폈지만, 제임스 웹 망원경은 130억 광년까지 볼 수 있다.

허블 망원경이 지상 610㎞ 상공을 돌고 있는 것과 달리, 제임스 웹 망원경은 지구에서 150만㎞ 떨어진 '라그랑주 L2'지역을 돈다. 지구와 달 사이의 거리보다 4배 더 먼 거리의 이 공간은 지구의 중력이 미치지 않아 빛의 왜곡이 없다. 또 태양이 항상 지구 뒤에 가려 태양빛의 방해 없이 먼 우주를 내다볼 수 있다. 배구장 크기의 차양막은 지구와 달의 빛도 막아준다. 전체 모습은 우주 공간을 항해하는 금색 돛의 돛단배 형태다. NASA는 제임스 웹 망원경 이후도 준비하고 있다. NASA와 미국 콜로라도대 과학자들은 지난 25일'아라고 우주망원경'의 설계 작업에 착수했다. 아라고 망원경은 조그만 렌즈가 촘촘하게 박힌 직경 800m의 원반과 수신부로 구성돼 있다. 거대한 원반은 우주에서 오는 빛을 가운데 부분으로 모아 증폭해 수신부로 보낸다.

[사이언스] 美연구팀 '우주 탄생 급팽창 증거 발견', 10개월 만에 연구 결과 철회 - 박건형 기자

"우주 먼지에 영향받은 전파, 연구에 제대로 반영 안돼"

지난해 우주 급팽창의 증거를 발견했다고 발표했던 미국 하버드·스미스소니언 천체물리센터 연구팀이 10개월 만에 연구 결과를 철회했다. 연구팀은 지난 30일(현지 시각) 국제 학술지 '피지컬 리뷰 레터'에 제출한 논문에서 "당시 발표는 우주 먼지 때문에 왜곡된 전파를 제대로 해석하지 않은 결과였다"며 오류를 인정했다.

현재의 우주 탄생 이론인 '우주 급팽창론'은 우주가 탄생한 직후에 '10의 33제곱분의 1초' 동안 우주가 '10의 20제곱' 배 이상으로 팽창했다고 본다. 원자보다 작은 입자가 순식간에 축구장 크기로 커졌다는 것이다. 조그마한 점에 전(全) 우주의 질량을 담고 있었기 때문에 팽창 과정에서 시공간을 휘게 하는 물결 형태의 중력파(重力波)가 생긴다. 중력파의 영향으로 휘어진 우주 초기의 빛은 우주 급팽창 과정이 새겨진 지문(指紋)이다. 이 빛을 찾아내면 빅뱅이 어느 곳에서 발생했는지 역추적할 수도 있다. 연구팀은 전파망원경 '바이셉(BICEP)2'로 3년간 추적한 끝에 지난해 3월 "중력파의 영향을 받은 우주 초기의 빛을 찾아냈다"고 발표한 바 있다. 당시 과학계는 "우주 탄생의 비밀을 풀어낸 금세기 최고의 발견"이라고 찬사를 보냈다.

하지만 지난해 9월 플랑크 우주망원경 연구팀은 "바이셉2의 자료는 전파가 우주 먼지에 영향을 받았다는 점을 고려하지 않은 잘못된 연구 결과로, 초기 우주의 빛을 찾은 것이 아니라 단순한 해석 오류"라고 반박했다.

하버드·스미스소니언 연구팀은 이후 플랑크 우주망원경 연구팀과 공동으로 검증 작업을 벌였고, 이번 논문으로 자신들의 잘못을 인정했다. 다만 이번 발표가 우주 급팽창론을 부정하는 것은 아니다. 국제 학술지 사이언스는"우주 급팽창의 명확한 증거를 찾기까지는 더 많은 시간과 노력이 필요하다는 것을 보여준 사례"라고 밝혔다.