아하 우주 성운부터 외계행성까지…제임스웹 우주망원경 ‘첫 관측 리스트’ 발표
서울신문 나우뉴스 제임스웹 우주망원경의 첫 과학관측 용골자리 대성운. 지구에서 7500광년 떨어진 우리은하의 궁수자리 용골자리 팔에 있는 별 생성 영역으로 우리은하의 가장 밝은 곳일 뿐 아니라 가장 이상한 일이 벌어지고 있는 성운이다. 출처 NASA CXC 미 항공우주국 NASA 이 6일 이하 현지시간 제임스 웹 우주망원경 JWST·이하 웹 망원경 이 촬영할 최초의 과학 품질 이미지 관측 리스트를 공개했다. 리스트에는 성운에서 외계행성까지 포함되어 있다. 웹 망원경의 눈을 통해 볼 우주의 첫 이미지는 용골자리 대성운으로 우리은하에서 가장 밝은 곳 중 하나일 뿐더러 가장 이상한 일이 벌어지고 있는 성운이다. 위 사진에 담긴 대성운은 용골자리 방향으로 7600광년 거리에 있으며 그 너비는 300광년 넘게 펼쳐져 있다. NGC 3372로 알려진 이 대성운은 무거운 별들과 격렬하게 변화하는 성운들이 살고 있는 영역이다. 위 사진 가운데 아래 밝은 구조인 열쇠구멍 성운 NGC 3324 는 무거운 별들 몇 개를 품고 있다. 성운 속 가장 강력한 별 용골자리 에타는 1830년 하늘에서 볼 수 있었던 가장 밝은 별 중 하나였지만 최근 극적으로 어두워지면서 천문학자들을 놀라게 만들었다. 이 별은 머지않아 초신성 폭발을 일으키게 될 것으로 보이는데 에타별뿐 아니라 성운 속의 수많은 별들이 초신성으로 진화할 것으로 보여 용공자리 대성운은 그야말로 초신성 공장임을 보여주고 있다. 한편 웹망원경은 첫 이미지 촬영에 앞서 최근 네 가지 과학장비 중 세 번째인 근적외선 분광기 NIRSpec 에 대한 보정 및 테스트를 완료했다. 다른 장비인 근적외선 카메라 NIRCAM 는 초기 별과 은하의 빛을 감지하기 위한 망원경의 기본 도구다. 카메라에는 별 주변의 천체를 잘 보기 위해 별에서 나오는 강한 빛을 차단할 수 있는 도구인 코로노그래프 coronograph 를 장착하고 있다. MIRI Mid Infrared Instrument 는 전자기 스펙트럼의 중적외선 부분을 조사하는 카메라와 분광기의 조합이다. 미세 유도 센서 근적외선 이미저 및 슬릿리스 분광기 FGS NIRISS 는 먼 초기 광원을 감지하고 외계행성을 식별 분석하는 데 도움이 되는 장치다. 이 4가지 장비를 조합하여 웹 망원경은 모두 17가지 다른 모드에서 관찰을 수행할 수 있다. NASA는 첫 과학 품질 이미지를 발표하기에 앞서 몇 장의 테스트 이미지를 공개했는데 6일 예고편 격의 ‘맛보기’ 이미지를 내놓았다. NASA에 따르면 별과 은하를 담은 이 이미지는 웹 망원경의 ‘정밀유도센서’ FGS 가 포착한 것으로 전혀 기대하지 않았던 결과물이라고 한다. 지구에서 태양 반대 방향으로 약 150만km 떨어진 중력 평형점 라그랑주2 포인트에서 과학관측 준비를 하고 있는 제임스웹 우주망원경 상상도. 출처 Kevin Gill FGS는 망원경의 정밀 과학장비나 이미지 장치가 특정 목표물을 정확히 잡을 수 있게 해주는 것이 본래 역할이지만 이 과정에서 이미지도 생성한다. 다만 웹 망원경이 배치된 150만㎞ 밖 ‘라그랑주 2포인트 L2 와의 통신 대역폭이 제한된 이유로 과학관측 자료를 전송하는 데도 벅차 그동안 대개 FGS 이미지는 지구로 전송하지 않고 사장돼왔다. 하지만 지난 5월 중순 이뤄진 열 안정성 시험 기간에 생성된 이 이미지는 통신 대역폭에 여유가 생기면서 전송할 수 있었으며 웹 망원경의 성능을 미리 보여주는 이미지로 공개됐다. 망원경이 은하계나 별 같은 먼 거리의 물체를 얼마나 고정 촬영할 수 있는지 사전 점검하는 차원에서 촬영한 것들이다. 그럼에도 불구하고 이미지들은 너무도 선명하고 아름다워 일부 과학자들은 눈물을 글썽이기도 했다고 했다. 지난 7일 NASA가 공개한 제임스 웹 우주망원경의 FSG가 촬영한 이미지. 사진 NASA CSA and FGS team. 미리 공개된 사진들은 웹 망원경을 관측 목표물에 얼마나 잘 조준할 수 있게 해주는지 파악하는 과정에서 얻은 기술시험 이미지라 정밀 과학장비로 잡은 것에는 못 미치지만 그 자체만으로도 가장 깊은 우주 이미지 중 하나로 평가됐다. 밝은 별에서 뻗어 나오는 여섯 가닥의 길고 뚜렷한 ‘회절 스파이크’ diffraction spike 는 웹 망원경이 과학탐사를 준비하면서 공개한 이미지의 특징이 돼왔는데 FGS 이미지에도 그대로 들어 있다. 이런 특징은 웹 망원경의 주경을 구성하는 6각형 거울에서 비롯된 것이다. 별 뒤로 배경을 채우고 있는 빛은 은하가 포착된 것이다. 희미한 천체를 잡아내도록 최적화하지 않았음에도 극도로 희미한 천체까지 포함돼 가장 깊은 적외선 이미지 중 하나가 됐다. 이 이미지는 지난 5월 초 8일 간 32시간에 걸친 노출로 흑백 이미지를 생성했으며 밝기에 따라 흰색과 황색 오렌지색 적색 등의 색깔을 입혔다. 이 이미지들은 빅뱅 직후 우주와 별과 은하의 생성·소멸 과정 등 우주를 가장 멀리 가장 깊이 들여다볼 수 있게 설계된 웹 망원경의 장점을 보여주는 것들이 될 것으로 기대되고 있다. NASA가 8일 발표한 목표물은 NASA 유럽 우주국 ESA 캐나다 우주국 CSA 등으로 구성된 국제위원회에 의해 선정되었다. 웹 우주망원경의 첫 번째 과학관측 목표는 다음과 같다. 용골자리 대성운 하늘에서 가장 밝은 성운 중 하나인 용골자리 성운은 가스와 먼지 구름으로 이루어진 대성운으로 지구에서 남반구 별자리인 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어져 있다. 용골성운은 우주 가스와 먼지로 된 긴 손가락 모양 구조로 유명한 ‘파괴의 기둥 Pillars of Destruction 의 고향이다. WASP 96 b 거대하고 극도로 뜨거운 외계행성으로 완전히 구름이 없는 대기를 가진 최초의 행성으로 알려졌다. WASP 96 b는 과학자들이 발견한 강력한 나트륨 신호를 가진 최초의 행성이기도 하다. 행성의 질량은 토성과 아주 비슷하여 연구자들이 세계를 ‘뜨거운 토성’으로 분류한다. 웹 망원경의 관측목록에 포함된 팔렬성운. 지름은 거의 반 광년이고 지구에서 약 2 000광년 떨어져 있다. 가스는 중심에 있는 죽어가는 별에서 초당 15km의 속도로 밀려나고 있다. 출처 NASA ESA 팔렬성운 Eight Burst Nebula 남쪽 고리성운 Southern Ring Nebula 이라고도 한다. 망원경으로 볼 때 8자 모양으로 보이기 때문에 ‘여덟 개의 폭발’ 성운으로도 알려진 팔렬성운은 남반구에서 볼 수 있는 돛자리의 행성상 성운 NGC 3132 이다. 성운은 지름이 거의 반 광년이고 지구에서 약 2000광년 떨어져 있다. 가스는 중심에 있는 죽어가는 별에서 초당 15㎞의 속도로 밀려나고 있다. 스테판 5중주 Stephan‘s Quintet 이 조밀한 은하군은 페가수스 별자리에 위치하며 5개의 은하로 구성되어 있는데 그 중 4개는 밀접하게 그룹화되어 있으며 서로 병합될 것으로 예상된다. SMACS J0723.3 7327 웹 망원경은 중력렌즈 현상으로 알려진 현상을 사용해 관측하기도 하는데 이 중력렌즈를 이용하면 관측 목표 앞에 위치한 은하의 중력이 빛을 휘게 하여 그 뒤의 대상을 확대시킨다. 돋보기는 빛을 한 점에 모을 수 있지만 중력장에 의한 빛의 굴절은 초점이 없으므로 한 곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 빛을 내는 천체와 빛을 굴절시키는 천체 및 관측자가 일직선을 이룰 때 생기는 고리 모양의 상을 특별히 아인슈타인 링 이라고 부른다. 아인슈타인이 상대성이론에서 예측한 현상이기 때문이다. 제임스 웹 우주망원경은 지난해 성탄절 발사된 NASA의 차세대 우주망원경으로 135억 광년 너머 빅뱅 직후에 나타난 초기 은하들과 외계행성의 생명체 증후들을 탐색하는 것을 미션으로 하고 있다.
지난일 미 항공우주국 NASA가 현지시간 제임스 웹 우주망원경 JWST·이하 웹 망원경 이 촬영할 최초의 과학 품질 이미지 관측 리스트를 공개했는데 내용에는 성운에서 외계행성까지 포함되어 있고 우리 은하의 궁수자리 용골자리 팔에 있는 별 생성 영역으로 우리은하의 가장 밝은 곳일 뿐 아니라 가장 이상한 일이 벌어지고 있는 성운이다.