허블보다 100배 큰 눈…로먼우주망원경 오늘 발사

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지난 10년간 43억달러(5조9천억원)을 들여 제작한 미국항공우주국(나사)의 우주망원경 ‘낸시 그레이스 로먼 우주 망원경’(이하 로먼 우주망원경)이 마침내 장도에 오른다.

나사는 30일 오전 7시26분(한국시각 오후 8시26분) 미국 플로리다 케네디우주센터에서 로먼우주망원경을 스페이스엑스의 팰컨헤비 로켓에 실어 발사한다. 로먼은 약 100일간 기기 점검과 시운전 과정 등을 거친 뒤 내년 초 첫 관측 사진을 보내올 예정이다.

길이 12.7m의 원통형 우주망원경인 로먼이 관측 활동을 하게 될 궤도는 지구에서 태양 반대쪽으로 150만km 떨어진 거리에 있는 제2라그랑주 점(L2)이다. 라그랑주 점이란 지구와 태양의 중력이 공전운동을 하는 우주선의 원심력과 균형을 이뤄 안정적인 궤도를 유지할 수 있는 지점을 말한다. 특히 제2라그랑주 점에선 지구가 햇빛을 가려주기 때문에 언제든지 천체를 관측할 수 있다. 나사의 제임스웹우주망원경도 이곳에 있다.

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로먼망원경은 허블우주망원경과 제임스웹우주망원경을 잇는 나사의 차세대 주력 우주망원경이다. 허블이 인간의 눈을 대신한 가시광선 카메라로 우주의 기본 지도를 작성하고, 제임스웹이 적외선 카메라로 초기 우주를 들여다보는 데 초점을 두는 반면 로먼은 시야각이 큰 근적외선 카메라로 우주의 구석구석을 광범위하게 훑는다.

허블이 한 세기 걸릴 관측을 한 달만에

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로먼의 임무는 우주 가속 팽창을 일으키는 암흑 에너지와 우주를 묶어주는 접착체 역할을 하는 암흑 물질을 추적하고, 외계 행성들이 어떻게 분포해 있는지 알아내는 것이다.

암흑 물질의 분포는 물체의 중력 영향으로 빛이 휘는 미세 중력 렌즈 현상을 이용해 파악하고, 암흑 에너지는 우주에서 거리 측정의 좌표 역할을 하는 초신성의 위치 변화를 분석해 추적한다. 과학자들은 우주를 구성하는 요소의 70%는 암흑 에너지, 25%는 암흑 물질이며 우리 눈에 보이는 일반 물질은 5%에 불과한 것으로 본다.

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로먼우주망원경의 가장 큰 특징은 압도적으로 넓은 시야다. 주거울 크기는 2.4m로 허블과 같지만, 시야각은 허블의 약 100배에 달한다. 보름달의 겉보기 크기보다 1.5배 더 넓은 영역을 한 번에 촬영한다. 18개의 대형 적외선 검출기를 모자이크처럼 넓게 이어 붙여 만든 3억 화소의 대형 센서(WFI) 덕분이다. 이에 따라 허블보다 100배 이상 넓은 우주를 허블과 같은 해상도로 관측할 수 있다. 로먼 프로젝트의 수석 과학자 줄리 멕에너리 박사는 “허블로는 한 세기가 걸릴 관측을 로만 망원경으로는 한 달만에 할 수 있다”고 말했다.

로먼에는 외계행성 관측을 위한 특별한 장비 ‘코로나그래프’(CGI)도 갖춰져 있다. 그동안 외계행성은 별 앞을 지나갈 때 빛의 밝기나 방향이 바뀌는 것을 분석하는 방식으로 간접 관측했다. 그러나 로먼은 이 장비로 별빛을 차단하고 별보다 1억배 더 희미한 행성까지 직접 관측할 수 있다. 또 분광 분석 기능까지 있어 대기 성분도 일부 식별할 수 있다. 나사는 기존의 관측법까지 포함한 세 가지 기술을 총동원해 로먼이 10만개 이상의 외계행성을 발견할 것으로 예상했다. 지금까지 발견된 외계행성은 6000여개다.

활동기간은 10년…하루에 1테라바이트 전송

로먼우주망원경의 기본 관측 활동 기간은 5년이지만, 추가로 5년 더 할 수 있도록 설계됐다.

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관측 기간 동안 망원경은 연간 500테라바이트(1테라=1조) 규모의 데이터를 생산한다. 하루 데이터 생산량이 1테라바이트를 넘는다. 허블 우주망원경이 지금까지 약 35년간 수집한 데이터가 400테라바이트인 것과 비교하면 엄청난 양이다. 나사는 “매일 약 1테라바이트의 데이터를 지상으로 전송하는 것은 하루에 100만곡의 노래를 스트리밍하는 것과 같다”고 설명했다. 고다드우주비행센터 관계자는 “첫해에 전송하는 데이터 양이 허블이 지금까지 수집한 것보다 많을 것”이라고 말했다.

데이터에 대한 가공 작업을 거치고 나면 데이터 규모는 총 2만테라바이트에 이를 것으로 예상된다. 나사는 10만개 이상의 외계 행성, 수억개의 은하, 수십억개의 별과 이전에는 보지 못한 희귀한 천체와 현상이 이 데이터에 포함될 것으로 기대한다. 나사는 광대한 데이터 바다에서 의미있는 것들을 가능한 한 많이 골라내기 위해, 모든 데이터는 누구나 내려받아 분석할 수 있도록 공개한다는 방침이다.

정찰위성으로 개발하다 우주망원경으로 전환

먼은 원래 미 국가정찰국(NRO)이 2001년 9·11테러 이후 적대국 감시를 위한 차세대 정찰위성으로 개발하다 중단했던 것을 2010년대 중반 나사가 넘겨 받아 우주망원경으로 방향을 돌려 완성한 것이다.

로먼이란 이름은 1960년 나사 최초의 천문학 책임과학자로 임명된 최초의 나사 고위직 여성 낸시 그레이스 로먼(1925~2018)에서 따왔다. 그는 재직 당시 1990년 발사된 허블 우주망원경 계획을 총괄 지휘해 허블 우주망원경의 어머니로 불리기도 한다. 나사는 2020년 그의 업적을 기리는 뜻에서 애초 광각 적외선망원경(Wide-Field Infrared Survey Telescope·WFIRST)이었던 이름을 떼고 로먼이란 이름을 붙였다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr