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과학과 놀자

퇴역 앞둔 허블…제임스웹으로 '세대교체'

빛은 파장에 따라 감마선, X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전파로 나뉜다. 사람의 눈은 파장이 400~700μm인 가시광선만 지각할 수 있다. 만약 어떤 천체가 내뿜는 빛의 파장이 이 범위를 벗어난다면 해당 파장을 포착해 분석하는 특수 장치가 있어야 이미지를 볼 수 있다. 그런데 사실 지구에서는 이런 장치가 있어도 무용지물이다. 지구 대기가 가시광선과 전파 이외에 빛을 대부분 차단하기 때문이다. 이를 해결하기 위해 1946년 미국의 천문학자 라이먼 스피처는 망원경을 우주에 보내 천체를 관측하는 아이디어를 처음 제시했고, 1977년 미국항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)은 그의 제안에 따라 ‘우주망원경’ 개발에 착수했다.우주망원경은 천체 관측 장비를 갖춘 일종의 인공위성이자 우주를 떠돌아다니는 천문대다. 지구 대기 밖에서 활동하므로 모든 파장의 빛을 마주할 수 있고, 가시광선 파장 범위의 빛도 지구에서 보는 것보다 더 선명하게 관측할 수 있다. 그뿐 아니라 낮과 밤, 날씨에 제약 없이 1년 내내 관측할 수 있는 점과 도시의 조명, 가로등 같은 광공해에 영향을 받지 않는 점 등이 장점으로 꼽힌다. 다만 지상에 설치된 망원경보다 많은 장비가 필요하고, 우주에 떠 있기 때문에 유지보수가 어려우며 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 또 업그레이드가 쉽지 않아 가동 기간 역시 짧다.대중적으로 가장 잘 알려진 우주망원경은 1990년 발사된 이후 34년째 임무를 수행 중인 ‘허블 우주망원경’(이하 허블)이다. 허블은 적외선, 가시광선, 자외선을 포착할 수 있는 망원경으로, 길이는 13.2m, 주경(primary mirror)의 지름은 2.4m에 달한다. 웬만한 인공위성보다 크기가 커서 일반 발사체가 아

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우주망원경으로 텅빈 공간에서 수많은 은하 발견

지난 7월 12일, 미국 항공우주국(NASA) TV는 제임스 웹 우주망원경의 첫 관측 결과를 실시간으로 공개했다. 모두 다섯 가지의 고해상도 이미지와 분광 스펙트럼이며, 그중 공식 발표가 있기 하루 전에 조 바이든 미국 대통령에 의해 공개된 SMACS 0723 은하단 이미지에는 ‘제임스 웹의 첫 번째 딥 필드(Webb’s First Deep field)’라는 이름이 붙었다.딥 필드 이미지는 허블 우주망원경으로부터 시작됐다. 1995년 로버트 윌리엄슨 우주망원경과학연구소(STScI) 소장은 허블 우주망원경을 담당하고 있었다. 그런 그가 어느 날 아무것도 없는 것처럼 보이는 깜깜한 우주 공간을 찍어보자는 엉뚱한 제안을 한다. 이 제안을 들은 천문학자들은 모두 그가 미쳤다고 생각했다.당시 허블 우주망원경은 우주 비행사들이 현장에서 정비와 업그레이드를 해야 했고, 잦은 고장으로 수리에 들어가는 비용만 해도 천문학적이었기 때문에 여론이 좋지 않았다. 그런 상황에서 아무것도 보이지 않는 깜깜한 우주의 한 부분을 촬영하고자 각도를 미세하게 조정하고, 희미한 빛을 보기 위해 오랜 시간 촬영한다는 것은 도박이나 다를 바가 없었다. 만약 촬영에 소득이 없다면 가뜩이나 좋지 않은 여론에다 ‘눈에 보이는’ 관측 대상의 대기 리스트가 밀려 있는 상황에서 막대한 비용을 잡아먹게 될 것이라는 우려가 주를 이뤘다.하지만 허블의 첫 딥 필드 이미지인 ‘허블 딥 필드(Hubble Deep Field, HDF)’의 탄생은 천문학계에 큰 충격을 안겨준 사건이 됐다. 지구 궤도를 공전하는 허블 우주망원경은 1995년 크리스마스를 즈음해 약 열흘에 걸쳐 큰곰자리 주변의 매우 작은 한 영역(100m 떨어진 거리에서 바라본 테니스공 크기 정