마침내 공개된 제임스 웹의 '새로운 우주'[코스모스토리]

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편집자 주

'넓은 세상'을 바라봅니다. 기술 발전으로 인식과 터전을 넓히는 '인류의 노력'을 바라봅니다. 지구를 넘어 광활한 우주에 대한 이야기, '코스모스토리' 시작합니다.

11일(현지시간) 미국 워싱턴 백악관에서 열린 제임스 웹 첫 풀컬러 이미지 시사회 행사에서 조 바이든 미국 대통령이 공개한 SMACS-0723 은하단 딥필드 이미지. 미국항공우주국 제공 11일(현지시간) 미국 워싱턴 백악관에서 열린 제임스 웹 첫 풀컬러 이미지 시사회 행사에서 조 바이든 미국 대통령이 공개한 SMACS-0723 은하단 딥필드 이미지. 미국항공우주국 제공 
지난해 12월 프랑스령 기아나 지구에서 아리안5 로켓에 실려 라그랑주 2점으로 발사된 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope, JWST)이 수개월 동안의 준비과정을 거쳐 완성한 첫 공식 관측 이미지가 공개됐습니다.

조 바이든 미국 대통령은 11일(현지시간) 워싱턴 백악관에서 열린 제임스 웹 우주망원경 첫 이미지 시사회 행사에서 제임스 웹 망원경의 첫번째 이미지 중 하나를 공개했습니다.

주로 나사의 중대한 발표는 현직 국장이 주로 맡아왔지만, 제임스 웹이 지금까지 인류가 개발한 우주 망원경 중 가장 크고 가장 진보한 과학 결정체인만큼 그 첫 시작에 대한 의미를 대통령이 나서 강조한 것으로 보입니다.

나머지 4가지 이미지와 분광데이터는 12일 오전 10시 30분(현지시각, 한국시각 12일 23시 30분) 미국 고다드 우주센터에서 공개될 예정입니다.

제임스 웹의 공식 첫 풀컬러 이미지가 공개되자 박수치는 조 바이든 미국 대통령. 연합뉴스제임스 웹의 공식 첫 풀컬러 이미지가 공개되자 박수치는 조 바이든 미국 대통령. 연합뉴스
바이든 대통령이 공개한 이미지는 나사에서 이전에 공개할 것으로 알려진 SMACS-0723 은하단 딥필드 사진입니다. 남반구 방향에 위치한 이 은하단은 크고 작은 은하들이 밀집한 구간으로 은하단의 강력한 중력에 의한 '중력렌즈' 현상을 관찰할 수 있습니다.

제임스 웹의 근적외선 카메라(NIRCam)에 의해 촬영된 이 딥필드 사진은 서로 다른 파장의 이미지들로 만들어진 합성물로 허블 우주망원경이 촬영한 딥필드 이미지보다 더 긴 적외선 파장을 포착해 촬영됐습니다.

나사는 이 이미지가 46억년 전에 나타난 은하단 SMACS-0723을 보여주고 이 은하단의 질량으로 발생한 '중력렌즈' 효과로 인해 더 멀리 떨어진 은하들을 확대해 보여준다고 밝혔습니다.

공개된 이미지 중간중간에는 일부 은하들이 곡선으로 휘어진 모습으로 촬영된 모습을 볼 수 있습니다. 중력렌즈 현상은 은하단의 중력이 빛을 휘게 해 실제 은하단 뒤에 존재하는 대상을 확대시켜 보여주기도 하고 그 대상을 훨씬 밝게 증폭시켜 주기도 합니다. 또 빛의 파장이 길어져 붉은색을 띄는 적색편이 현상을 보이는 은하도 다수 보입니다.

나사는 제임스 웹이 우주에서 가장 초기 은하를 찾을 것이고 과학자들이 그 은하의 질량, 나이, 역사 그리고 구성에 대해 더 배울수 있을 것이라고 강조했습니다.

나사에서 밝힌 제임스 웹 첫 관측 스포일러


제임스 웹 우주망원경 상상도. NASA's James Webb Space Telescope 페이스북 캡처제임스 웹 우주망원경 상상도. NASA's James Webb Space Telescope 페이스북 캡처
제임스 웹의 첫 관측 대상은 지금까지 천문학계의 초유의 관심사였습니다. 가장 발전한 우주망원경으로 인류가 우주를 관측한다는 의미를 가지고 있으며, 가장 궁금했고 가장 상징적인 의미가 되는 대상이 되기 때문입니다.

지난달 28일(현지시간) 나사는 제임스 웹의 첫 이미지 공개와 관련한 미디어 텔레컨퍼런스를 진행했고 여기서 간단하게 관측대상에 대한 4가지 정보를 공개했습니다.

▶ 공개된 제임스 웹의 첫번째 관측대상 정보
1. 우주의 가장 깊은 곳이며 가장 먼 곳에 대한 이미지
2. 은하들이 어떻게 상호작용하고 어떻게 성장하는지에 대한 이미지
3. 별의 탄생과 죽음을 보여주는 이미지
4. 외계행성의 대기성분을 관측으로 알 수 있는 분광 스펙트럼 자료

빌 넬슨 나사 국장은 "인류가 이전에 본 것보다 더 먼 것이 될 것"이라며 "웹 망원경이 우리가 누구이고 어디서 왔는지, 우주 저 밖에는 무엇이 있는지 등 우리가 가진 의문에 대한 답을 줄 수도 있다"고 전했습니다. 아울러 첫 이미지를 통해 "(우리가)무엇을 물어야 할지도 모르는 것에 대해서도 답을 해줄 것"이라고 했습니다.

넬슨 국장의 이 발언을 통해 우리는 단서를 얻을 수 있습니다. 지금까지 나사는 우주의 시작과 기원을 찾기 위한 노력을 진행해왔고, 근자외선과 가시광선을 촬영하는 허블 우주망원경으로 희미한 초기 우주의 빛을 포착하기도 했습니다.

아주 멀리 떨어진 초기우주의 빛은 우주팽창과 더불어 빛이 지구까지 이동하는 동안 가시광선에서 아주 희미한 적외선 파장으로 늘어져 우리에게 전달되고 있습니다. 제임스 웹은 스피처 우주망원경과 같은 적외선 촬영을 하기 때문에 우주의 기원을 밝혀줄 것으로 기대를 받아왔죠. 아마도 첫 이미지에서 여기에 대한 답을 얻을 수 있을지도 모르겠습니다.

이와 더불어 나사는 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA), 우주 망원경 과학 연구소(STScI)의 국제위원회가 선정한 제임스 웹의 첫 번째 과학 관측 목표 5가지 천체를 지난 8일 발표했습니다. 그 대상은 용골자리 성운, WASP-96 b 행성, 남쪽고리성운, 슈테팡의 5중 은하군, SMACS-0723 은하단 입니다.

허블 우주망원경으로 촬영한 용골자리 성운(Carina Nebula, NGC3372) 파노라마 이미지. 미국항공우주국 제공허블 우주망원경으로 촬영한 용골자리 성운(Carina Nebula, NGC3372) 파노라마 이미지. 미국항공우주국 제공
먼저 용골자리 성운(Carina Nebula, NGC3372)은 지구에서 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어진 거대한 성운으로 태양보다 몇 배에 달하는 별들이 탄생하는 곳입니다. 천구상 시직경(하늘을 눈으로 바라볼 때)으로는 약 보름달 8개 정도의 면적의 규모로 직경만 460광년에 해당하는 거대구조입니다.

밝기는 오리온 성운보다 약 4배정도 더 밝게 보입니다. 이 성운에는 용골자리 에타라는 매우 밝은 극대성운이 존재합니다. 이 별의 질량은 태양의 약 100배, 밝기는 약 500만배에 달합니다.

가스행성 상상도. 미국항공우주국 제공가스행성 상상도. 미국항공우주국 제공
두번째는 WASP-96 b(spectrum) 행성입니다. 지구에서 봉황자리 방향으로 약 1000광년 거리에 있는 이 행성은 3.4일 주기로 별을 공전하는 목성형 가스행성입니다. 목성형 행성의 특징으로는 대기에 두꺼운 구름층을 가지고 있어 빛을 흡수해 행성마다 여러가지 색을 띄는 성질이 있습니다. 그래서 두꺼운 대기층에 빛이 막혀 분광데이터를 조사하기 매우 어렵습니다.

그런데 WASP-96 b에는 특별하게도 구름이 없습니다. 그래서 과학자들이 이 행성의 대기를 분석한 결과 강력한 나트륨 신호를 발견했습니다. 측정량도 태양계에서 발견되는 양과 유사합니다. 여기에 물 신호도 발견되면서 과학자들의 관심을 한몸에 받고 있습니다.

남쪽고리성운(Southern Ring Nebula, NGC 3132). 미국항공우주국 제공남쪽고리성운(Southern Ring Nebula, NGC 3132). 미국항공우주국 제공
세번째는 남쪽고리성운(Southern Ring Nebula, NGC 3132)입니다. 이 신비하고 아름다운 성운은 망원경으로 관측시 8자 모양으로 폭발하는 것처럼 보이기도 해 팔렬성운(Eight-Burst Nebula)으로 불리기도 합니다.

이 성운은 지구에서 돛자리 방향으로 약 2000광년 거리에 위치한 '행성상성운'입니다. 행성상성운은 망원경으로 관측시 가장자리가 원반형인 행성 모양으로 보여 붙여진 이름으로 태양과 같은 항성이 늙어가면서 점점 커지다 가스를 내뿜으면서 아름답게 빛나는 모양을 가지는데 중심에 있는별이 하얗게 빛나는 모습을 하고 있습니다. 이 성운은 죽어가는 항성의 대표적인 모습을 보여줍니다.

슈테팡의 5중 은하군(Stephan's Quintet, NGC 7320). 미국항공우주국 제공슈테팡의 5중 은하군(Stephan's Quintet, NGC 7320). 미국항공우주국 제공
마지막으로는 슈테팡의 5중 은하군(Stephan's Quintet, NGC 7320)입니다. 지구에서 페가수스 자리로 약 2억 9천만 광년 떨어진 곳에 위치한 이 은하군은 5개의 소형 은하들로 이뤄져 있는데 이중 4개의 은하는 상호중력으로 묶여있습니다.

또 이중 2개의 은하는 매우 가까이 위치해 있어 서로 충돌하는듯한 모습을 보이고 있습니다. 근거리에 위치한 2개의 은하 역시 합쳐질 가능성이 있죠. 이 은하들의 모습은 서로다른 은하들이 근거리와 중거리에서 서로 어떤 상호작용을 하는지 보여줄 것으로 기대되고 있습니다.

우리가 제임스 웹의 첫 이미지를 기다리는 이유



나사를 비롯한 천문학계에서는 제임스 웹이 인류가 우주에 보낸 가장 뛰어난 망원경이라고 말하지만 치열한 일상을 살아가는 우리에게 있어서 밤하늘의 별빛이 뿌옇게 보이다 선명하게 보인다는 건 프랑스 루브르 박물관 내 모나리자의 초상화가 진품이냐 가품이냐의 이슈만큼 머나먼 이야기로 느껴집니다.

하지만 우리는 알고 있습니다. 하루를 살아가는 의미와 그 하루가 모여 이뤄진 우리가 살아가는 의미, 지금의 한 순간은 과거의 호기심과 탐구 그리고 연구와 발견으로 이룩한 것임을요.

저 밤하늘에 떠 있는 신비한 별빛들은 개개인에겐 반짝이는 작은 별에 지나지 않지만 우리가 모여 인류라는 개념으로 바라보면 탐구하고 도달해야할 필연적인 존재입니다. 이러한 점이 우리가 제임스 웹의 첫 이미지 공개에 관심을 가지는 이유입니다.

인류의 개척활동에 이정표가 세워지는 순간, 미지의 세계인 초기 우주의 모습이 밝혀지는 순간, 그 가치 있는 인류의 자랑스러운 순간을 위해 우리는 관심을 가질 필요가 있습니다. 오늘 이미지가 공개되는 순간을 말입니다.

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