제임스 웹 우주망원경이 전해주는 우주의 신비

지난 2021년 12월 25일 우주로 발사된 제임스 웹 우주망원경은 무려 110억 달러, 한국 돈으로 13조 원이 넘게 투입된 초대형 우주과학 프로젝트다. 금색 육각형 거울 18개를 벌집 형태로 이어붙인 주경의 지름만 6.5m에 이른다. 

이에 비해 기존 허블 우주망원경의 주경은 직경 2.4m짜리 거울 하나에 불과했다. 때문에 빛을 모을 수 있는 능력 자체가 7배 넘게 차이 난다.

특히 제임스 웹 우주망원경은 파장이 긴 적외선 대역을 관측해 허블 우주망원경보다 더 멀고 어두운 곳까지 볼 수 있다. 현재 150만㎞를 날아 라그랑주2(L2)* 지점에 안착한 제임스 웹 우주망원경은 최대 20년간 그곳에 머물며 우주를 담아 보내줄 계획이다.

미국 항공우주국(NASA)은 지난 7월부터 그 사진을 전격 공개하고 있다. 기존 허블 우주망원경이 찍은 사진과 비교해보며
과학기술의 발전과 우주의 신비를 함께 느껴보는 것도 좋겠다.

제임스 웹 우주망원경이 보내준 첫 이미지는 SMACS 0723 은하단이다. 지구에서 46억 광년, 즉 9조4천600억㎞나 떨어진 곳이다. 조그마한 점 하나하나가 수많은 별을 담고 있는 은하로 추정된다.

그렇다면 이 이미지는 과연 얼마나 선명한 것일까? 기존 허블 우주망원경이 촬영한 이미지와 비교하면 제임스 웹 우주망원경의 성능을 확인할 수 있다. 참고로 제임스 웹 우주망원경의 사진 촬영시간은 12시간 30분, 허블 우주망원경은 이 사진 촬영에만 몇 주를 투자해야만 했다.

지구로부터 약 7천600광년 정도 떨어진 용골자리 성운(Carina Nebular) 역시 허블 우주망원경을 통해 공개된 바 있으나, 제임스 웹 우주망원경의 사진이 훨씬 선명해 보인다. 특히 기존 허블 버전에선 어두운 먼지 구름 속에 가로막혀 잘 보이지 않았던 아기별들의 모습을 확인할 수 있다.

이번엔 허블 우주망원경이 찍은 이미지를 먼저 살펴보자. 5개의 은하가 모여 일명 스테판의 오중주(Stephan‘s Quintet)라 불리는 지역이다. 

제임스 웹 우주망원경이 촬영한 이미지에선 은하들 간의 상호작용이 좀 더 자세히 나타난다. 특히 중앙 상단 나선은하(NGC7319) 중심부에 있는 블랙홀이 주변의 가스와 먼지들을 빨아들이는 모습이 선명하게 보인다.

지구로부터 약 2천500광년 떨어진 남쪽 고리 성운(Southern Ring Nebular) 이미지다. 색과 형체가 더 선명해지면서 푸른색의 뜨거운 이온화 가스층과 오렌지색 수소분자 구름의 구조가 자세히 드러난다. 과학자들은 이를 통해 성운의 중심별이 쌍성계라는 사실을 파악할 수 있었다.

한편 제임스 웹 우주망원경은 외계 생명체를 찾는 데도 큰 도움을 줄 전망이다. 아래 사진은 WASP-96b라는 외계행성의 대기를 NIRSS라는 스펙트럼 관측기기로 살펴본 결과다. 여기서 기체 상태의 물 분자가 확인되면서 관련 연구가 활기를 띠고 있다.

최근엔 약 135억 년 전 탄생한 은하(GN-z13)를 찾아내 최고 기록을 세웠다. 지금껏 관측된 가장 오래된 은하(GN-z11) 기록은 134억 년. 이로써 인류는 빅뱅의 순간(138억 년)에 1억 년이나 가까워진 것이다.

제임스 웹 우주망원경은 앞으로도 중간 크기 블랙홀, 우주 팽창 속도 등 천문학 난제를 해결할 수 있는 다양한 관측 데이터를 보내줄 예정이다. 이를 통해 드러날 우주의 신비에 과학자는 물론 수많은 사람이 뜨거운 관심을 보내고 있다.