현재까지 인류가 관측한 것 중 가장 먼 거리에 위치한 고대 별의 모습이 제임스 웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)에 포착됐다. 지난 3일(현지시간) 미국 스페이스닷컴 등 외신은 웹 망원경이 지구에서 약 129억 광년 떨어진 별 ‘어렌델’(Earendel)을 관측했다고 보도했다. 지난달 30일 웹 망원경이 포착한 어렌델은 '새벽별' 이라는 의미로 우리의 태양보다 질량은 최소 50배 이상 크고 수백만 배 밝을 것으로 추정된다. 특히 별까지의 거리가 무려 129억 광년이라는 것은 빅뱅이 일어난 후 약 9억 년 만에 생성됐다는 의미로 이는 1세대 별의 형성 과정을 밝힐 수 있는 중요한 관측으로 평가된다.처음 어렌델의 존재가 밝혀진 것은 웹 망원경의 '선배' 허블우주망원경 덕이다. 앞서 지난 3월 존스홉킨스대 등 국제공동연구팀은 허블우주망원경으로 어렌델이 방출한 빛을 관측했다는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’에 발표하며 그 존재를 최초로 알렸다. 이번에 웹 망원경은 허블에 이어 다시 어렌델을 관측한 것이지만 사실 일반인들의 눈으로는 사진 상으로도 잘 보이지 않는다. 공개된 사진을 보면 어렌델은 밝게 빛나는 수많은 천체가 아닌 오른편 중앙 하단 작은 점 수준으로 자리잡고 있다. 이는 물론 인간의 머리로는 상상할 수도 없는 먼 거리 때문인데 그나마 이를 관측하게 했던 것은 중력렌즈 효과 덕분이다.거대한 은하단의 중력은 시공간의 구조를 왜곡시켜 중력렌즈를 만들어 내는데 지구와 어렌델 사이에는 거대한 은하단인 WHL0137-08이 존재한다. 이 은하단 덕에 은하 뒤 먼 천체의 빛을 증폭시켜 허블이나 웹 망원경 등으로 관측할 수 있는 것. 다만 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 아무리 웹 망원경과 같은 최첨단 망원경으로도 이같은 먼 천체를 관측하는 것은 우주의 도움이 없으면 불가능한 셈이다. 

‘인류의 눈’ 제임스웹 우주망원경(이하 웹 망원경)이 지구에서 약 3200만 광년 떨어진 나선은하 메시에 74(이하 M74)를 포착했다. NGC628로도 알려진 M74는 대부분 은하보다 표면 밝기가 낮아 아마추어 망원경으로 관측하기가 쉽지 않아 ‘유령 은하’라는 별명도 갖고 있다. 덴마크 코펜하겐대 닐스보어연구소 산하 우주여명센터 천문학자 가브리엘 브래머 박사는 18일(현지시간) 트위터에 웹 망원경의 관측 데이터로 만든 유령 은하 사진 한 장을 공개했다. 천문학자들, 웹 망원경 데이터 사용 시작 데이터는 지난 17일 웹 망원경이 수집해 미국 메릴랜드주 볼티모어 소재 우주망원경 기록 보관소인 미컬스키 우주망원경 아카이브(MAST)에 보낸 것이다. 아카이브는 웹 망원경뿐 아니라 허블 우주망원경 등 NASA 망원경 16개가 수집한 공개 데이터를 보관한다. 웹 망원경 홍보담당 천문학자 크리스틴 풀리엄은 해당 사진이 실제 웹 망원경의 관측 데이터에서 나온 것이라고 밝혔다. 그러면서 웹 망원경의 데이터 중 일부는 NASA 소속 연구진이 분석하도록 1년간 비공개로 두지만, 나머지 데이터는 다른 전문가도 볼 수 있도록 아카이브에 저장한다고 덧붙였다. 이번 은하 사진에서 보라색을 띠는 나선팔은 실제로 보라색은 아니다. 은하를 구성하는 다환 방향족 탄화수소(PAH)라는 분자가 복사선을 방출해 보라색으로 보이는 것이다.해당 데이터를 사용한 사진은 다른 전문가도 공개하고 있다. 여러 망원경 데이터로 인근 은하를 고해상도로 관찰하는 프로젝트인 팡스 서베이(PHANGS Survey)의 연구원 주디 슈미트 박사는 허블 망원경보다 세부적인 요소를 자세히 보여주는 은하 사진을 플리커에 공유했다. 이는 웹 망원경이 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 허블 망원경과 달리 적외선 관측으로 특화된 망원경인 덕분이다. 긴 파장의 적외선으로 관측하면 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지도 뚜렷하게 볼 수 있다. NASA, 웹 망원경 첫 선물 공개미 항공우주국(NASA)은 지난 12일 웹 망원경이 처음 수집한 선물 같은 이미지를 대거 공개했다. 가장 먼저 행성상 성운인 ‘남쪽 고리 성운’ 사진이 공개됐다. 지구에서 약 2000광년 떨어진 돛자리에서 죽어가는 별 주변으로, 가스구름이 팽창하는 모습이 담겼다. ‘8열 행성’으로도 불리는 데 성운의 지름이 약 0.5광년에 달한다.그다음 공개된 사진은 1877년 처음 발견된 소은하군 ‘스테판 5중주’다. 약 2억 9000만 광년 밖 페가수스자리에 있는데 은하 5개 중 네 개가 서로 중력으로 묶여 근접했다 멀어지기를 반복해 춤추는 은하로도 불린다. NASA는 “은하들이 충돌하는 장면이다. 은하들이 중력 작용의 춤을 추면서 서로 끌어당기고 있다”고 소개했다.‘별들의 요람’으로 잘 알려진 용골자리 성운이 품은 ‘우주 절벽’과 아기별들의 화려한 이미지도 공개됐다. 용골자리 성운은 지구에서 약 7600광년 떨어져 있으며, 밤하늘에서 가장 크고 밝은 성운 중 하나로 꼽힌다. 이 성운은 태양보다 몇 배나 더 큰 대형 별의 산실로 알려져 있다.특히 NASA는 머나먼 우주에서 수증기 형태의 물을 확인했다고 밝혀 과학계를 흥분시켰다. 지구에서 1150광년 떨어진 외계행성 WASP-96b의 분광 자료를 분석한 결과 수증기 형태의 물을 확인했다는 것이다. NASA는 “웹 망원경이 외계행성을 둘러싼 대기에서 구름, 연무와 함께 물의 뚜렷한 특징을 포착했다. 이는 웹 망원경이 전례 없는 대기 분석 능력을 갖추고 있음을 확인시켜준다”고 설명했다. WASP-96b는 봉황자리에 있는 거대 가스 행성으로, 질량은 목성의 절반 정도다. 2014년 발견된 이 행성은 3~4일 공전 주기로 항성을 돈다.NASA는 전날 백악관 행사를 통해 은하단 SMACS 0723 이미지도 공개했다. 사진에는 130억 년 전에 만들어진 초기 우주 천체의 빛이 관측됐다. 웹 망원경은 어디 있나웹 망원경은 지난해 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 우주로 발사됐다. 이후 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 ‘제2 라그랑주점’(L2) 궤도에 안착해 관측 임무를 시작했다.

최근 첫 컬러 이미지를 지구로 전송한 제임스 웹 우주망원경은 중력렌즈 효과를 이용해 빅뱅 직후 태어난 초기 은하의 모습을 확인했다. 46억 광년 떨어진 은하단인 SMACS 0723의 사진에는 더 훨씬 더 멀리 떨어진 은하의 모습이 같이 찍혀 있다. 중력렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에서 예측된 현상으로 은하나 은하단처럼 큰 질량을 지닌 천체의 옆을 지나는 빛이 렌즈처럼 굴절되어 증폭되는 현상을 의미한다. 중력렌즈는 멀리 떨어진 천체를 관측하는 데 없어서는 도구로 현재 천문학에서 큰 역할을 하고 있다. 그런데 사실 중력렌즈 효과는 멀리 떨어진 은하단이 아니라 가장 가까운 별인 태양에서도 나타날 수 있다. 다만 멀리 떨어진 희미한 천체의 빛을 강력한 태양광과 분리해 재구성하는 일이 너무 어려워 지금까지 잘 사용되지 않을 뿐이다. 물론 중력렌즈 효과를 이용할 수 있다면 가장 가까운 렌즈인 태양이 가장 유용한 관측 수단이 될 수 있기 때문에 천문학자들은 다양한 프로젝트를 제안하고 있다.미국 펜실베이니아 주립대학 과학자들은 태양중력렌즈가 전파 증폭기의 역할도 할 수 있다는 연구결과를 발표했다. 연구팀은 외계 문명의 전파 신호가 사실 지구까지 도달하는 과정에서 매우 약해지기 때문에 지구에서 관측하기가 매우 어렵다는 점을 지적했다. 사실 미 항공우주국(NASA)도 멀리 떨어진 탐사선과 교신을 위해 현재도 지름 70m급 대형 안테나를 사용하고 있다. 그런데 전파 역시 중력렌즈 효과의 영향을 받기 때문에 강력한 태양 전파의 간섭을 피해 먼 우주에서 신호를 수집할 수 있는 대형 안테나만 있다면 전파 신호를 증폭해 확인할 수 있다. 예를 들어 지구-태양 거리의 550배 정도 되는 장소에 안테나를 설치하면 알파 센타우리 같은 가까운 별에서 온 전파 신호를 태양 중력 렌즈의 힘을 빌려 증폭할 수 있다. (사진 참조) 물론 당장에 기술적으로 가능한 일은 아니지만, 연구팀은 이렇게 별을 중력렌즈로 활용해 전파 신호를 증폭시키는 방법이 일종의 우주 통신 중계기 같은 역할을 할 수 있다고 보고 있다. 별과 별 사이 공간에 항성 중력렌즈 효과를 이용한 중계기를 만들면 수십 광년 떨어진 먼 거리에서도 전파 신호를 수신하거나 발신할 수 있다는 이야기다. 물론 오랜 시간이 걸리는 일은 피할 수 없지만, 항성 중력렌즈를 통신에 활용하면 아주 멀리 떨어진 별과의 통신도 이론적으로 가능하다. 외계인의 신호를 듣는 것은 물론 우리가 신호를 지정된 별로 보낼 수 있는 셈이다. 과연 그런 미래가 올 수 있을지 궁금하다. 

우주망원경 제임스웹이 보내온 우주 저 먼 곳 모습에 가슴이 뛴다. 은하단 ‘SMACS 0723’. 40억년을 날아와 제임스웹에 상(像)을 앉힌 은하의 빛이라니, 1초에 지구를 7바퀴 반 도는 빛이 40억년을 날아가 닿을 거리는 대체 얼마란 말인가. 138억년 전 빅뱅 이후 팽창을 거듭한 우주의 관측가능거리(관측가능 우주)는 930억 광년이고, 그 너머는 무엇인지, 끝이라는 게 있기는 한 것인지도 모를 게 우주라는 사실 앞에선 그저 말문이 막힌다. 양자역학, 미시의 세계는 어떤가. 원자핵 하나, 전자 하나로 구성된 수소만 해도 서울광장에 축구공만 한 원자핵이 있다면 전자는 수원 어디쯤을 떠다니는 먼지 하나이고, 그 사이는 텅 비어 있다니 이건 또 무슨 말인가. 군살 가득한 이 몸뚱이가 실은 텅 빈 공간을 합친 것이라니. 광활한 우주 한 구석, 창백하고 푸른 점 하나에 다닥다닥 붙어 사는 종족들이 원자핵과 전자마냥 서로 떨어지고 갈라지지 못해 안달이다. 먼지에도 내 편이 있고, 네 편이 있을 판이다.

미 항공우주국(NASA)이 최근 제임스웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)이 촬영한 첫번째 풀컬러 우주 이미지들을 공개한 가운데 예상치 못한 흥미로운 장면도 포착됐다. 지난 12일(현지시간) NASA는 전날 조 바이든 미국 대통령이 직접 공개한 SMACS 0723 은하단에 이어 용골자리 대성운과 남쪽 고리성운, 스테판 오중주 은하군 이미지를 차례차례 공개했다. 마치 그림처럼 감탄을 자아내는 이들 사진 중 흥미로운 장면은 남쪽 고리성운(NGC 3132)에 포착됐다. 거대한 성운 왼쪽 옆 상단을 보면 길고 희미해 보이는 선이 확인된다. 남쪽 고리성운과 더불어 다른 천체가 우연히 찍힌 것이지만 놀랍게도 그 주인공은 또다른 은하다. 인간의 머리로는 상상할 수 없는 곳에 위치한 이름 모를 은하가 우연히 사진에 잡힌 셈으로 웹 망원경의 성능이 얼마나 뛰어난 지 보여준다. NASA 천문학자인 칼 고든은 "처음 사진 속에서 길고 희미한 선을 보고 성운의 일부라 생각했다"면서 "자세히 확대해 보니 이는 은하의 옆모습이었다"고 설명했다. 실제 확대 사진을 보면 납작해 보이는 은하가 확인되는데 이는 우리의 시점 때문으로, 전체 구조적 특징은 알 수 없다.　상대적으로 지구와 가까운 2000광년 떨어진 돛자리에 있는 남쪽 고리성운은 대표적인 행성상 성운(행성 모양의 성운)으로 지름이 약 0.5광년에 달한다. 일반적으로 별은 종말 단계가 되면 중심부 수소가 소진되고 헬륨만 남아 수축된다. 이어 수축으로 생긴 열에너지로 바깥의 수소가 불붙기 시작하면서 적색거성으로 부풀어오른다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 지구만한 백색왜성을 이룬다. 곧 죽어가는 남쪽 고리성운의 최후의 모습이 이 사진에 담긴 셈이다. 한편 NASA는 이날 웹 망원경이 촬영한 남쪽 고리성운과 함께 용골자리 대성운, 스테판 오중주의 사진도 공개했다. 용골자리 대성운은 가스와 먼지 구름으로 이루어져 있으며 지구에서 남반구 별자리인 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어져 있다. 또한 스테판 오중주는 지구에서 약 2억 9000만 광년 밖 페가수스 자리에 있는 5개의 은하로 이루어진 소은하군이다.  

미 항공우주국(NASA)이 12일(현지시간) 제임스웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)이 촬영한 첫번째 풀컬러 우주 이미지들을 공개한 가운데 앞서 같은 곳을 촬영한 허블우주망원경과의 비교 사진에도 관심이 쏠리고 있다. 먼저 이날 공개된 3장의 이미지는 용골자리 대성운과 남쪽 고리성운, 스테판 오중주 은하군이다. 앞서 전날 조 바이든 미국 대통령은 생방송 중 미리 심우주를 보여주는 SMACS 0723 은하단 이미지를 공개한 바 있다. 이처럼 총 4장의 이미지는 '선배'인 허블우주망원경도 촬영해 인류에게 우주에 대한 인식을 넓여주었다. 이를 각각 비교해보면 두 우주망원경의 차이는 확연히 드러난다. 　 먼저 마치 그림처럼 감탄을 자아내는 아름다운 용골자리 대성운은 가스와 먼지 구름으로 이루어져 있으며 지구에서 남반구 별자리인 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어져 있다. 300광년이 넘는 범위에 걸쳐 있는 이 대성운은 거대한 폭발 직전에 죽어가는 초거성인 용골자리 에타(Eta Carinae)와 가장 어린 별 형성 성단 중 하나인 트럼퍼 14(Trumper 14)를 품고 있는 별의 산란장이다. 과거 허블우주망원경이 촬영한 사진도 훌륭하지만 웹 망원경은 적외선으로 우주 먼지를 뚫고 새로운 별이 탄생하는 과거에는 볼 수 없었던 영역도 드러냈다.불과 2000광년 떨어진 돛자리에 있는 남쪽 고리성운(NGC 3132) 역시 생생히 모습을 드러냈다. 과거 허블우주망원경이 촬영한 사진에 비해 웹 망원경은 사방으로 방출되는 가스와 먼지 고리를 포함하여 남쪽 고리성운 특유의 새로운 모습을 담아냈다.또한 스테판 오중주는 지구에서 약 2억 9000만 광년 밖 페가수스 자리에 있는 5개의 은하로 이루어진 소은하군이다. 서로 중력으로 묶여 근접했다 멀어지기를 반복하는데 웹 망원경의 이미지에는 활동적인 항성 폭발 영역 등 과거에 볼 수 없었던 세부적인 모습이 보인다고 전문가들은 평가했다.이에앞서 전날 공개된 은하단 SMACS 0723 역시 과거 허블의 '작품'과 웹 망원경과의 차이가 확연히 드러난다. 웹 망원경이 촬영한 사진에는 수많은 천체가 뚜렷하게 드러나는 것은 물론 그간 보지 못했던 작고 희미한 천체까지 담겨있기 때문이다.　웹 망원경은 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 금의 빛 반사율이 98%로 가장 높기 때문이다. 또한 웹 망원경은 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 허블우주망원경과는 달리 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 웹 망원경의 관측 능력은 허블보다 100배 클 것으로 평가된다.

제임스 웹 우주망원경(JWST, 웹 망원경)이 포착해 12일(현지시간) 일반에 공개한 다섯 사진 가운데 가장 아름답고 눈길을 사로잡은 사진은 춤추는 은하다. 2억 9000만 광년 떨어진 페가수스 자리에 있는 다섯 은하가 펼치는 ‘스테판의 오중주’(Stephan‘s Quintet) 사진이다. 미국 항공우주국(NASA)은 이날 메릴랜드주 고다드 우주센터에서 웹 망원경이 포착한 보석 빛깔의 풀컬러 고해상도 우주 사진과 분광 분석 자료를 공식 발표했다. 인류 역사상 가장 강력한 성능을 갖춘 우주망원경인 웹 망원경을 통해 우주 가장 깊은 곳의 디테일까지 선명하게 담아내 우주 관측의 새 시대를 활짝 열었다. ‘인류의 눈’ 웹 망원경은 근적외선카메라(NIRCam)와 중적외선 장비(MIRI)를 활용해 별의 요람과 무덤 등 베일에 가린 우주의 속살을 드러냈고 외계행성 대기까지 분석해내는 역량을 과시했다. 빌 넬슨 NASA 국장은 “모든 이미지는 새로운 발견이다 .각각의 사진은 인류가 전에 본 적이 없는 우주의 모습을 보여준다”고 강조했다. 노벨상을 수상한 존 매더 NASA 선임 과학자는 “사진을 보면 볼수록 은하 어딘가에 생명체가 존재하고 있음을 확신하게 된다”고 말했다. 다가갔다가 멀어지며 춤추는 소은하, 블랙홀은 어떤 관계? 스테판의 5중주 사진은 웹 망원경이 포착한 이미지 중 가장 크다. 1억 5000만 화소를 자랑하는 1000개 의 그림 파일이 합쳐져 하나로 만들어졌고, 촬영한 전체 이미지는 달 지름의 5분의 1을 덮을 정도다. 이 소은하군은 1877년 최초로 발견됐고, 다섯 은하 가운데 넷이 서로 중력으로 묶여 근접했다가 멀어지기를 반복하고 있다. NASA는 ’스테판의 오중주‘ 사진에 대해 은하들이 충돌하는 장면이라며 “중력 작용으로 은하들이 춤을 추며 서로 끌어당기고 있다”고 설명했다. 이어 이 사진은 상호 작용을 통해 초기 은하가 진화한 사실에 대한 새로운 통찰력을 제공한다고 강조했다. 아울러 다섯 은하 중 하나인 NGC 7319에는 태양 질량의 2400만 배에 이르는 거대 블랙홀이 자리잡고 있어 은하의 충돌과 블랙홀의 상관관계를 규명하는 데 도움이 될 것으로 NASA는 보고 있다.아기별 품은 별의 요람…7광년 봉우리 솟은 오렌지색 우주절벽 별들의 요람으로 알려진 용골자리 성운에 자리한 ‘우주 절벽’(Cosmic Cliff)과 아기별들 사진이다. 용골자리 성운(Carina Nebula)은 밤하늘에서 가장 크고 밝은 성운 중 하나다. 이 성운은 태양보다 몇 배나 더 큰 별이 태어나는 곳으로 알려져 있다. 적외선 망원경인 웹 망원경은 관측을 방해하는 우주먼지와 가스를 뚫고 용골자리 성운 가장자리에 위치한 오렌지색 우주 절벽을 잡아냈다. 종전 허브 우주망원경도 이곳을 관측했지만 이만큼 선명한 이미지를 얻지 못했다. 특히 사진 가운데 지구의 바위투성이 산을 떼어내 옮겨놓은 듯한 이 우주 절벽은 전에는 관측되지 않았다. 절반 위의 가스와 절반 아래의 먼지로 이뤄진 이 절벽의 가장 높은 봉우리는 무려 7광년에 이른다. 여기에 아기별의 강력한 자외선이 이 가스 절벽을 뚫고 나와 보석처럼 촘촘히 박혀 빛나는 장관을 연출한다. NASA는 웹 망원경이 별의 형성과 진화를 밝혀줄 것으로 기대하고 있다.130억년 전 태초의 빛, 붉은 색 아치처럼 보이는 빛 다른 네 장의 사진보다 하루 앞서 조 바이든 미국 대통령에게 보고한 자리를 통해 첫 선을 보인 130억년 전 초기 우주의 빛, 이른바 첫 빛(First light)을 포착한 사진이다. SMACS 0723 은하단 이미지인데 이 은하단은 멀리 떨어진 천체의 빛을 확대해 휘게 하는 ’중력 렌즈‘ 역할을 한다. 우주가 탄생하는 빅뱅(대폭발) 8억년 뒤인 130억년 전에 만들어진 초기 우주 천체의 빛이 관측됐다. 영국 BBC 방송은 12일 이를 편집해 세부적인 내용을 설명해 눈길을 끈다. 붉은 색 아치처럼 보이는 것들이 은하인데 실제보다 훨씬 먼 거리, 다시 말해 훨씬 먼 과거에 생겨난 것들이다. 그리고 이 점은 약간 괴이하게 들릴 수 있는데 여러 이미지의 한 쪽에 나타나는 아치들은 모두 같은 물체에서 나온 것들이다. 그것들의 빛은 한 가지 경로 이상으로 SMACS 0723를 통해 굴절돼 보이기 때문이다.죽어가는 별의 ‘찬란한 유언’ 남쪽고리 성운 웹 망원경은 죽어가는 별들이 있는 남쪽고리 성운도 응시해 별이 남긴 찬란한 유언에 귀를 기울였다. 생의 말기에 도달한 별의 마지막 모습과 우주 환경에 미치는 영향을 파악하기 위해서다. 이곳은 약 2500 광년 떨어진 돛자리에서 죽어가는 별 주변으로 가스구름이 팽창하는 곳이다. ‘8렬 행성’(Eight Burst Nebular)으로도 불리며, 성운의 지름이 약 0.5 광년에 달한다. 생의 막바지에 다다른 이 별은 인간이 마지막 힘을 다해 유언을 전달하듯 반지 모양의 화려하고 찬란한 빛을 내뿜는 모습으로 찍혔다. NASA는 어두워지며 죽어가는 이 별이 내뿜는 가스와 우주먼지를 웹 망원경이 전례 없이 상세하게 포착했다고 설명했다.1150광년 떨어진 외계행성에 수증기, 생명체 가능성  지구로부터 1150광년 떨어진 WASP-96 b의 분광 자료를 분석한 결과, 수증기 형태의 물을 확인했다. 분광은 행성의 빛 파장을 분석해 대기 구성 물질 등을 밝혀내는 일이다. 웹 망원경은 WASP-96 b와 이 행성의 대기가 별 앞을 지나갈 때 발생하는 현상을 관측했고, 이 행성 대기에 수증기가 존재함을 확인했다. NASA는 “웹 망원경이 외계행성을 둘러싼 대기에서 구름, 연무와 함께 물의 뚜렷한 특징을 포착했다”며 “이는 웹 망원경이 전례 없는 대기 분석 능력을 갖추고 있음을 확인시켜 준다”고 밝혔다. WASP-96 b는 봉황자리에 위치한 거대 가스 행성으로, 질량은 목성의 절반 정도다. 2014년 발견된 이 행성은 3∼4일 공전 주기로 항성을 돈다.

우리 돈으로 약 13조원이 투입된 미 항공우주국(NASA) 제임스웹 우주망원경의 첫 결과물이 드디어 공개되었다. NASA는 12일 오전 10시 30분(한국시각 12일 23시 30분)부터 미국 메릴랜드주 고다드 우주비행센터에서 실시간 인터넷 방송을 통해 제임스웹 우주망원경이 처음 관측한 5가지 천체의 과학품질 컬러 이미지들을 발표했다. 우주의 신비를 담은 이들 영상은 웹 망원경이 최초로 선보이는 과학품질 이미지로, 적외선 우주의 풍경을 숨막힐 정도로 자세하게 포착하고 있다. 앞서 지난 11일 밤 조 바이든 미국 대통령이 생방송 중 미리 심우주를 보여주는 SMACS 0723 은하단 이미지를 공개한 바 있다. 이날 행사에서 공개된 3장의 이미지는 남쪽 고리성운과 용골자리 대성운, 스테판 오중주 은하군을 보여준다. 또한 분광기를 통해 측정한 스펙트럼 이미지도 공개됐는데 대상은 WASP-96 b라고 불리는 거대 외계 가스행성이다.먼저 하늘에서 가장 밝은 성운 중 하나인 용골자리 대성운은 가스와 먼지 구름으로 이루어진 대성운으로, 지구에서 남반구 별자리인 용골자리 방향으로 약 7600광년 떨어져 있다. 300광년이 넘는 범위에 걸쳐 있는 이 대성운은 거대한 폭발 직전에 죽어가는 초거성인 용골자리 에타(Eta Carinae)와 가장 어린 별 형성 성단 중 하나인 트럼퍼 14(Trumper 14)를 품고 있는 별의 산란장으로, 태양보다 몇 배나 더 큰 대형 별의 산실로 알려져 있다. 거대하고 활동적이며 때로는 폭력적인 용골성운은 우주 가스와 먼지로 된 긴 손가락 모양 구조로 유명한 ‘파괴의 기둥'(Pillars of Destruction)의 고향이기도 하다.대조적으로, 남쪽 고리성운(NGC 3132)은 지구에 더 가깝다. 불과 2000광년 떨어진 돛자리에 있는 이 성운은 죽어가는 별을 둘러싸고 있는 팽창하는 가스 구름으로 행성상 성운이라 불린다. 성운의 중심부에 있는 죽어가는 백색왜성은 성운의 모든 외부층을 날려버린 후, 상상할 수 없을 정도로 뜨겁고 강렬한 자외선을 방출하여 주변의 가스를 가열시켜 밝게 만든다. 죽어가는 별 주변으로 가스구름이 초당 15㎞ 속도로 팽창하고 있다. ‘8렬 행성’(Eight Burst Nebular)으로도 불리며, 성운의 지름이 약 0.5광년에 달한다.스테판 오중주는 지구에서 약 2억 9000만 광년 밖 페가수스 자리에 있는 소은하군이다. 1877년 최초로 발견된 5개의 은하로 이루어진 소은하군으로, 서로 중력으로 묶여 근접했다 멀어지기를 반복하고 있다. 그중 네 개의 은하계는 언젠가는 사중 충돌로 이어질 중력의 춤을 추고 있는 중이며, 세 개의 은하계는 상호작용으로 인해 길고 나선형 모양을 하고 있다. 오중주에 있는 별들은 수억 년에서 신생아에 이르기까지 다양한 연령층을 보여주고 있다. 유럽우주국(ESA)의 천문학자인 조바나 쟈르디노는 “이것은 은하의 진화를 주도하는 상호작용의 유형을 실제로 보여주기 때문에 연구해야 할 매우 중요한 이미지이자 영역”이라고 밝혔다.앞서 공개된 심우주를 보여주는 SMACS 0723은 뒤에서 오는 빛을 확대하고 휘게 하는 은하단이다. 이 은하단은 지구에서 46억 광년(1광년은 빛이 1년 가는 거리로 약 10조㎞) 떨어져 있다. 아인슈타인은 상대성이론에서 블랙홀이나 은하단처럼 중력이 강한 천체는 뒤에서 오는 빛을 확대하고 휘게 하는 이른바 ‘중력렌즈’ 현상을 일으킨다고 예측했다. 실제로 NASA는 “사진 가장자리에 보이는 붉은색 빛이 바로 중력렌즈에 의해 증폭되고 휜 것”이라며 “은하보다 훨씬 먼 131억 년 전 초기 우주에서 온 빛”이라고 밝혔다. 우주는 138억 년 전 빅뱅으로 시작됐다. NASA는 웹 망원경이 이런 중력렌즈를 이용하면 빅뱅에서 얼마 지나지 않은 135억 년 전 초기 우주에서 나온 빛도 관측할 수 있을 것으로 기대하고 있다.웹 망원경의 첫 번째 공식 과학 관측 결과의 마지막은 이미지가 아니라, WASP-96 b라고 불리는 외계행성에서 방출되는 다양한 파장의 빛을 나타내는 스펙트럼이다. 목성의 절반 크기인 이 거대 가스행성은 이날 발표된 관측 타깃 중 가장 가까운 거리로 약 1150광년 떨어져 있다. 3.4일마다 모항성을 1회 공전하며 주로 나트륨으로 이루어진 독특한 대기를 가지고 있다. 구름이 없는 유일한 행성으로 알려진 WASP-96 b는 2013년 발견 이후 수수께끼이자 추가 연구의 주요 목표였다. 웹 망원경의 새로운 데이터는 과학자들에게 그 기이한 대기에 대해 보다 자세한 데이터를 제공해줄 것이다. NASA 고다드 우주비행센터 천체물리학자 크니콜 콜론은 “다른 망원경을 사용하여 적외선으로 외계행성 대기를 탐사할 수 있었지만 이 정도 수준까지는 아니었다”면서 “이것은 웹 망원경이 특별히 NRISS 기기를 사용하여 우리에게 제공하는 데이터의 일부일 뿐”이라고 밝혔다. 이어 “일부 사람들에게는 요동치고 흔들리는 그림처럼 보이겠지만 실제로는 정보로 가득 차 있다”며 “당신은 실제로 이 외계행성의 대기에 수증기가 있음을 나타내는 요동을 지금 보고 있는 것”이라고 설명했다.한편 지난해 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사된 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 제2라그랑주점(L2)에 무사히 도착해 과학관측을 시작했다. 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 웹 망원경은 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경이 장착됐다. 주경의 지름은 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 아래쪽에는 태양광을 차단하는 테니스장 크기의 차양막을 갖고 있다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 금의 빛 반사율이 98%로 가장 높기 때문이다. 또한 웹 망원경은 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 허블망원경과는 달리 적외선 관측으로 특화된 망원경으로, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 웹 망원경의 관측 능력은 허블보다 100배 클 것으로 평가된다.  

“어딘가에서 놀라운 것이 발견되기를 기다리고 있을 것이다.” ‘코스모스’란 책으로 유명한 미국 천문학자 칼 세이건 박사가 한 말처럼 그동안 인류에게 발견되기를 기다리고 있던 심(深)우주가 드디어 선명한 얼굴을 드러냈다. 미국 항공우주국(NASA)에서 운용하는 제임스웹 우주망원경(JWST)이 첫 번째 임무로 인류가 본 가장 먼 우주의 모습을 총천연색으로 12일 전송했다.JWST는 약 138억년 전 빅뱅 직후 초기 우주를 관측하고 생명체가 존재하는 외계 행성을 찾는 임무를 부여받았다. 수차례 연기 끝에 지난해 12월 25일 아침 발사돼 지난 2월에 목표 지점인 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 ‘제2 라그랑주 점’(L2)에 자리잡았다. 지구로부터 고도 547㎞를 돌면서 우주를 관측한 허블 우주망원경보다 더 먼 우주를 관측할 수 있는 유리한 위치에 안착한 것이다. 우주정거장이나 관측 위성을 위치시키기 좋은 라그랑주 점은 L1부터 L5까지 5곳이 있다. JWST가 자리잡은 L2는 지구 그림자 속에 숨어 햇빛의 영향을 받지 않고 심우주를 관측할 수 있다. JWST는 파장이 더 긴 적외선을 이용하기 때문에 가시광선을 활용하는 허블보다 훨씬 넓은 지역을 본다. 우주먼지나 구름 같은 장애물에도 영향을 받지 않는다. 특히 빅뱅 직후에 탄생한 별이 내는 빛은 적외선으로 남아 있어 JWST는 별의 형성과 진화 연구에 유리하다. 이번에 NASA는 지구에서 1150광년 떨어져 있는 외계행성 WASP-96b의 대기 분광데이터와 SMACS 0723 은하단, 페가수스자리에 있는 스테판 5중은하, 용골자리 대성운, 팔렬성운 영상을 공개했다. 지구와 가장 가까운 팔렬성운이 2000광년 거리에 있고 스테판 5중은하는 무려 2억 8000만 광년 떨어져 있다. 1광년은 빛이 초속 30만㎞의 속도로 1년 동안 가는 거리로 약 9조 4600억㎞에 해당한다. SMACS 0723 은하단은 멀리 떨어져 있는 천체의 빛을 확대해 휘게 만드는 ‘중력렌즈’의 역할을 하는데, 은하단 사진에 빅뱅 이후 8억년이 지난 130년 전 초기 우주 천체의 빛 일부가 찍히면서 과학자들의 이목을 끌고 있다.SMACS 0723은 허블 우주망원경으로도 이미 관찰했던 천체이지만, 이번에 JWST가 보낸 사진은 허블로 인식하기 쉽지 않았던 성단 구조는 물론 우주 초창기의 빛을 선명하게 보여 줬다. 이번에 보내온 영상들은 JWST가 반나절 만에 촬영한 것으로 비슷한 해상도의 사진을 허블 우주망원경으로 촬영하려면 일주일 이상이 걸린다. 빌 넬슨 NASA 국장은 “첫 임무를 성공적으로 수행한 JWST는 앞으로도 우주 기원은 물론 외계 행성의 생명체 존재 여부 등 우주를 둘러싼 여러 수수께끼를 풀 수 있는 영상을 보내올 것”이라고 말했다.

“팔을 쭉 뻗어 손가락 끝에 놓인 모래 알갱이가 여러분이 지금 보는 우주의 일부입니다.” 빌 넬슨 미국 항공우주국(NASA) 국장은 제임스웹 우주망원경(JWST)이 찍은 첫 번째 사진을 11일(현지시간) 백악관에서 공개한 뒤 “(이 사진은) 우주의 작은 점 중 하나에 불과하다”며 우주에 대한 경이감을 표현했다.46억 광년 떨어진 ‘SMACS 0723’ 은하단을 풀컬러로 담은 해당 사진을 보는 자리에 배석한 조 바이든 대통령은 “우리의 능력을 넘어서는 것은 없다는 사실을 깨달았다”며 자부심을 나타냈고, 국가우주위원회 의장인 카멀라 해리스 부통령은 “과학적 발견의 새로운 단계에 접어들었다”고 평가했다. NASA는 이 자리에서 1시간에 걸쳐 JWST가 촬영한 천문학에서 첫 관측 결과를 의미하는 ‘첫 빛’(first light) 이미지를 공개했고, 이튿날 이를 포함해 우주 천체 5곳을 찍은 컬러 우주 이미지와 분광 자료를 공개했다.JWST가 찍은 인류 역사상 우주의 가장 깊은 곳이 공개된 이날은 지난해 12월 25일 JWST가 우주로 발사된 지 정확히 200일째 되는 날이다. 주로 가시광선을 감지하는 허블 우주망원경과 달리 JWST는 적외선으로 열을 감지해 우주 가스나 먼지구름을 뚫고 우주를 가장 깊이 들여다볼 수 있다. JWST는 발사 이후 한 달 만인 지난 1월 24일 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 ‘제2 라그랑주 점’(L2)에 안착했다. 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 곳으로, JWST가 연료 소모를 최소화할 수 있는 지점이다. 태양에서 바라보면 열에 민감한 JWST가 지구의 뒤편에 숨어 초저온 상태에서 최적의 관측 성능을 유지할 수 있다.JWST는 지난 2월 11일에는 정상 작동 중임을 확인했고, 3월 17일에는 지구에서 약 2000광년 떨어진 별을 찍은 이미지를 보내와 NASA가 이를 공개한 바 있다. JWST는 본격적인 관측 전에 모래 알갱이보다 작은 크기의 유성체와 모두 5차례 충돌했다. 이 충돌로 찌그러진 부분이 발생했지만 NASA는 정육각형 거울 18개를 이어 붙인 거대한 주경의 각도를 미세 조정해 관측에 영향을 최소화한 것으로 알려졌다.

미국 항공우주국(NASA)이 지금까지 개발한 가장 크고 강력한 우주관측기구인 제임스웹 우주망원경(JWST)으로 포착한 수십억년 전 우주의 모습을 풀컬러 사진으로 공개했다. 기존 허블 우주망원경의 100배 성능을 갖춘 것으로 평가되는 JWST가 본격 가동된 데 따른 결과로 향후 우주의 기원이나 외계 생명체의 존재 여부 등 우주에 대한 인류의 궁금증을 풀어 줄 단서를 제공할 수 있을 것으로 보인다. 조 바이든 미국 대통령은 11일(현지시간) 백악관에서 ‘SMACS 0723’ 은하단을 담은 JWST의 첫 사진을 공개하고 “우주 역사상 가장 오래된, 130억년이 넘는 빛을 담았다. 과학과 기술, 천문학과 우주탐사, 미국과 모든 인류에게 역사적인 순간”이라고 밝혔다. SMACS 0723 은하단은 지구에서 46억 광년(1광년은 약 9조 4600억㎞) 떨어져 있으며 강한 중력으로 뒤에서 오는 훨씬 더 먼 은하들의 빛을 확대·왜곡하는 중력렌즈 역할을 한다.  빌 넬슨 NASA 국장은 “사진 가장자리에 보이는 휘어진 빛이 바로 중력렌즈에 의해 증폭되고 휜 것”이라면서 “지금까지 찍은 우주 이미지 중 (우주의) 가장 깊은 곳, 훨씬 먼 우주 초기에서 온 빛”이라고 소개했다.  이어 “(JWST가 향후 더 많은 이미지를 찍어 오면) 135억년 전까지 거슬러 올라갈 것”이라고 강조했다. 이는 138억년 전 우주가 시작된 빅뱅의 시점에 거의 이르는 것이어서 태초의 우주를 밝히는 데 도움이 될 전망이다.  그는 또 “JWST는 매우 정밀해 별이 행성인지 아닌지 구별할 수 있게 하고, 대기의 화학 성분도 확인해 해당 행성이 거주 가능한 곳인지 여부도 판단할 수 있다”고 했다. 외계 생명체에 대한 연구에도 단초가 될 수 있다는 뜻이다. WST는 이 밖에 지구에서 7600광년 떨어진 ‘용골자리 대성운’, 1150광년 떨어진 거대 가스 행성 ‘WASP-96b’, 2000광년 떨어져 있고 지름이 0.5광년에 달하는 ‘남쪽고리 성운’, 페가수스 자리에서 1877년 발견된 ‘슈테팡 5중 은하’ 등의 모습도 공개했다.

제임스웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)이 촬영한 첫 번째 풀컬러 우주 이미지 사진이 11일 처음 공개된 가운데 과거 같은 곳을 촬영한 허블우주망원경과의 비교 사진에도 관심이 쏠리고 있다. 이날 NASA는 지구에서 약 46억 광년 떨어진 곳에 위치한 은하단 'SMACS 0723'을 촬영한 웹 망원경의 첫 작품을 공개했다. 우주의 심연을 들여다 볼 수 있는 이 이미지는 총 노출시간 12.5시간 동안 서로 다른 파장으로 관측한 이미지를 합성한 것이다. 이 사진 속에는 수천 개의 은하가 담겨있으며 과거 우리가 볼 수 없었던 작은 천체의 모습도 수없이 많이 포함돼 있다.첫번째 공개 대상이 된 SMACS 0723는 소위 '중력렌즈' 현상으로 관심이 높은 은하단이다. 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 돋보기와 유사해 은하단보다 더 멀리 떨어진 천체를 보다 밝게 보이게 만든다. 다만 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 곧 중력렌즈는 사물을 확대하는 점에서는 ‘우주의 돋보기’인 셈으로 이 역할을 해주는 것이 바로 수많은 은하들이 강력한 중력으로 뭉친 SMACS 0723과 같은 은하단이다.  그렇다면 지난 31년 간 우주망원경의 대명사로 숱한 우주의 비밀을 밝혀낸 허블우주망원경과 비교해보면 어떨까? 과거 허블우주망원경이 촬영한 은하단 'SMACS 0723'의 사진을 보면 지금의 웹 망원경과의 차이가 확연히 드러난다. 웹 망원경이 촬영한 사진에는 수많은 천체가 뚜렷하게 드러나는 것은 물론 그간 보지 못했던 작고 희미한 천체까지 담겨있기 때문이다.　웹 망원경은 허블우주망원경과는 전혀 다른 형태를 취한 우주망원경이다. 육각형 거울 18개를 벌집의 형태로 이어붙여 만든 주경은 지름이 6.5m로, 2.4m인 허블보다 2배 이상 크며 집광력은 7배가 넘는다. 18개의 육각 거울은 얇은 금을 코팅한 베릴륨으로 만들었다. 금의 빛 반사율이 98%로 가장 높기 때문이다. 또한 웹 망원경은 가시광선, 근적외선 스펙트럼을 관찰하던 허블우주망원경과는 달리 적외선 관측으로 특화된 망원경인데, 긴 파장의 적외선으로 관측할 경우 우주의 먼지 뒤에 숨은 대상까지 뚜렷하게 볼 수 있다. 이런 특징을 종합하면 웹 망원경의 관측 능력은 허블보다 100배 클 것으로 평가된다.한편 135억년 전 빅뱅 직후 우주의 모습을 보고픈 인류의 꿈이 녹아 든 웹 망원경은 지난해 12월 25일 프랑스령 기아나에서 아리안 5호 로켓에 실려 발사됐다. 이후 웹 망원경은 지구-달 거리의 약 4배인 160만㎞를 날아간 끝에 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 제2라그랑주점(L2)에 무사히 도착했다.

미 항공우주국(NASA·나사)의 차세대 우주망원경인 ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST)이 찍은 첫 번째 풀컬러(full-color) 우주 이미지가 11일(현지시간) 공개됐다. 이날 공개된 우주 사진은 나사가 제임스 웹 우주 망원경으로 촬영해 오는 12일 대중에 선보일 우주 천체 5곳 중 일부로, 백악관 미리보기 행사를 통해 미리 공개됐다. 12일은 지난해 12월 25일 웹 망원경이 우주를 향해 발사된 지 정확히 200일째 되는 날이다. 인류가 개발한 우주망원경 중 가장 크고 강력한 웹 망원경은 우주의 가장 깊숙한 곳을 고해상도로 촬영했다. 웹 망원경은 약 100억 달러(13조 1400억 원)가 투입된 인류 역사상 가장 강력한 우주 관측 장비로 꼽힌다. 지난해 12월 우주로 발사된 웹 망원경은 지구에서 약 160만㎞ 떨어진 ‘제2 라그랑주 점’(L2)에 안착해 있다. L2는 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 궤도로 망원경이 안정적으로 태양 궤도를 돌며 연료 소모를 최소화할 수 있는 곳이다. 태양에서 바라본다면 열에 민감한 웹 망원경이 지구 뒤편에 숨어 초저온 상태에서 최적의 관측 성능을 유지할 수 있는 장소다. 웹 망원경은 지난 2월부터 지구에서 약 2000광년 떨어진 별 등을 찍어 공개한 바 있지만, 이번 풀컬러 우주 이미지가 사실상의 첫 결과물이다. 공개된 사진에는 지구에서 약 46억 광년 떨어진 SMACS 0723 은하단 이미지가 담겼다. 은하단 뒤에 있는 천체의 빛을 확대해 휘게 하는 현상을 일으키는 이른바 ‘중력 렌즈’ 현상으로 관심을 끄는 천체다. 웹 망원경이 지금껏 볼 수 없었던 우주의 심연을 담은 사진을 보내오자 과학계는 우주의 기원과 외계 행성의 생명체 존재 여부 등 우주를 둘러싼 수수께끼를 풀어 나가는 단초를 제공할 것이라고 기대하고 있다. 조 바이든 미국 대통령은 이날 공개 행사에서 “오늘은 역사적인 날”이라면서 12일 전체 이미지가 공개돼 전 세계와 공유하면 “과학기술과 인류 전체를 위한 우주탐사에 있어 역사적인 순간이 될 것”이라고 말했다. 이날 행사에는 국가우주위원회 의장인 카멀라 해리스 부통령과 빌 넬슨 나사 국장 등이 참석했다. 한편 나사는 12일 미 동부 시간 오전 10시 30분(한국시간 12일 오후 11시 30분) 메릴랜드주 고다드 우주센터에서 웹사이트 방송과 각종 소셜미디어(SNS) 생중계 등을 통해 웹 우주 망원경이 찍은 사진을 공개한다.

미 항공우주국(NASA)는 11일(현지시간) ‘제임스 웹 우주망원경’(JWST)이 포착한 첫 우주 사진을 공개했다. 공개된 사진에는 지구에서 40억 광년 떨어진 SMACS 0723 은하단의 모습이 담겼다. 앞서 나사는 첫 이미지 공개 전인 지난 7일 예고편 격의 ‘맛보기’ 이미지를 내놓으면서 웹 망원경의 ‘정밀유도센서’(FGS)가 포착한 것으로 전혀 기대하지 않았던 결과물이라고 밝혔다. 인류 역사상 가장 크고 강력한 우주 망원경인 웹 망원경은 100억 달러(약 13조원) 가량이 투입됐다. 허블 우주망원경의 100배에 달하는 성능을 바탕으로 적외선으로 우주 가스와 먼지구름을 뚫고 빅뱅 이후 초기 우주의 1세대 은하를 관측한다. 망원경은 현재 지구에서 약 160만㎞ 떨어진 관측 궤도에 떠 있다. 이 궤도는 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 ‘제2 라그랑주 점’(L2)으로, 7t에 달하는 망원경이 안정적으로 태양 궤도를 돌며 연료 소모를 최소화할 수 있는 곳이다.

과학자들은 지금까지 5,000개 이상의 외계 행성을 찾아냈다. 그 가운데 몇 개는 지구처럼 암석 행성이면서 액체 상태의 물이 있을 것으로 추정되고 있다. 하지만 실제로 생명체가 살 수 있는 환경인지는 누구도 자신 있게 말할 수 없다. 행성 표면 환경에 대해서 얻을 수 있는 정보가 거의 없기 때문이다. 현재 관측 기술로는 간접적인 방법으로 행성의 존재와 크기를 대략 추정할 뿐이다.  따라서 제2의 지구를 찾는 과학자들의 궁극적인 목표는 지구형 행성의 표면을 직접 관측하는 일이다. 하지만 별보다 수백만에서 수십억 배 낮은 행성의 밝기를 생각하면 쉽지 않은 일이다. 별 주위를 공전하는 행성의 빛을 포착하는 일은 흔히 불 켜진 등대 옆을 지나는 반딧불이를 찾는 일에 비유된다.  하지만 스탠퍼드 대학의 과학자들은 이 문제에 대한 기발한 해결책을 제시했다. 바로 태양을 렌즈로 사용하는 것이다. 엉뚱한 이야기처럼 들리지만, 사실 이 방법은 천문학자들이 흔히 사용하는 중력 렌즈 관측 기술을 태양에 적용하는 것이다.  중력 렌즈는 아인슈타인의 상대성 이론에 따라 빛이 시공간을 지나면서 질량이 큰 천체 옆에서 휘어지는 현상을 이용한 것이다. 먼 별이나 은하에서 나온 빛이 은하나 은하단의 중력장에 들어가면 마치 렌즈에 들어간 빛처럼 경로가 굴절되면서 확대되는 현상이다. 과학자들은 중력 렌즈의 도움을 받아 멀리 떨어진 천체를 10-20배 정도 더 밝게 볼 수 있다.  당연히 태양의 중력도 주변을 지나는 빛을 렌즈처럼 굴절시킨다. 하지만 태양의 강력한 빛 때문에 태양의 가장자리를 지나는 희미한 빛을 모아 이미지를 재구성하기가 매우 어렵다.  연구팀 역시 천체물리학 저널에 발표한 논문에서 태양 중력 렌즈(Solar Gravitational Lens)가 지금 기술 수준에서 어렵다는 점을 인정했다. 하지만 천문학자들이 중력 렌즈를 사용하는 기술이 점점 개선되고 있어 50년 후에는 불가능한 일이 아닐 것으로 예상했다.  태양은 중력 렌즈 효과를 이용할 수 있는 천체 중에서 가장 가까이 있어 수십억 광년 떨어진 은하보다 더 효과적으로 빛을 모으고 초점을 맞출 수 있다. 기술적으로 가능하다면 남은 일은 지상 망원경이나 우주 망원경이 개념도처럼 외계 행성 - 태양 - 망원경 순으로 일직선으로 놓이게 위치를 조정하는 것이다. 태양이나 외계 행성은 크게 움직일 수 없는 만큼 우주 공간에서 먼 거리를 이동할 수 있는 망원경이 가장 적합하다.  만약 태양 중력 렌즈가 현실이 된다면 과학자들은 가까운 지구 크기의 외계 행성 표면을 직접 관측해 바다와 대기의 존재, 광합성의 징후, 실제 표면 온도와 기후 등에 대한 결정적인 증거를 확보할 수 있다. 그때가 되면 과학자들은 제2의 지구가 실제로 존재하는지, 그리고 어디에 있는지 자신 있게 말할 수 있을 것이다.

미 항공우주국(NASA)에서 운영하는 '오늘의 천체사진'(APOD) 5월 11일자에 보기 드문 우주의 풍경이 올라와 눈길을 끌고 있다. 바로 중력 렌즈가 만들어낸 '우주의 미소'이다.​   100여 년 전에 발표된 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 중력 렌즈 현상을 예측했다. 강력한 중력이 뒤쪽에서 오는 빛을 휘어지게 하여 렌즈처럼 기능할 것이라는 예견이다. 그리고 이것이 바로 이 먼 은하에 X선 망원경과 찬드라 및 허블 우주 망원경의 광학 이미지 데이터를 통해 볼 수 있는 기발한 모습을 주는 이유이다.   체셔 고양이 은하단이라는 별명이 붙은 이 은하단에 있는 두 개의 큰 타원은하는 호처럼 보이는 거대한 빛의 테두리로 둘러싸여 있다(채셔 고양이는 루이스 캐럴의 소설 '이상한 나라의 앨리스에 나오는 가공의 고양이). 호는 시선 방향에서 앞쪽에 있는 천체의 중력이 빛을 휘어지게 하는 중력 렌즈 현상에 의해 만들어진 먼 배경 은하의 광학 이미지이다.  물론 그 중력 질량은 대부분 암흑물질이다. 두 개의 큰 타원 '눈' 은하는 병합이 진행되고 있는 자체 은하군에서 가장 밝은 구성원이다.  이들의 상대적인 충돌속도는 거의 초속 1,350km로, 서로 충돌하면서 가스를 수백만 도까지 가열하여 보라색으로표시된 X선 광선을 방출한다. 이 은하단 합병이 궁금한 사람은 큰곰자리 방향을 잘 살펴보기 바란다. 채셔 고양이 은하단은 지구로부터 약 46억 광년 떨어진 큰곰자리에서 미소를 짓고 있다.​  

미 항공우주국(NASA)의 우주배경복사 탐사선 코비(COBE) 위성이 촬영한 전천 이미지가 4월 3일자 '오늘의 천문사진(APOD)에 발표되었는데, 코비의 이미지가 기묘하게도 태극 문양과 같은 형태를 보여주고 있어 한국의 우주 마니아들의 관심을 끌고 있습니다.​  코비 위성의 이미지는 지구가 운동하는 방향과 그 반대 방향의 마이크로파 복사의 스펙트럼에서 보이는 적색이동과 청색이동을 나타내는 것으로, 우리은하가 속한 국부 은하단이 우주배경복사에 대해 얼마나 빠른 속도로 이동하는가 를 보여주는 것입니다.  우리 지구는 쉬고 있지 않습니다. 하루에 한 바퀴 자전할 뿐만 아니라, 초속 30km 속도로 태양 둘레를 달립니다. 그 공전 주기가 바로 1년입니다. 태양도 쉬지 않는 것은 지구와 마찬가지입니다. 태양은 초속 200km로 우리은하의 중심을 돌고 있습니다. 그처럼 빠르게 달려도 한 바퀴 도는 데 무려 2억 5천만 년이 걸립니다. 이것을 1은하년이라 하지요. 지금까지 태양은 은하 중심을 약 20바퀴 돌았습니다.  우리은하라고 그 자리에 가만 있는 것은 아닙니다. 우리 은하계는 국부 은하군에서 공전합니다. ​그리고 국부 은하군은 주위의 은하군들과 함께 초속 600 km의 속도로 처녀자리 은하단의 중력에 이끌려 가고 있으며, 그 방향은 바다뱀자리 별자리를 향하고 있습니다. 그러나 이러한 속도는 모든 천체들이 우주 마이크로파 배경복사(CMBR)에 대해 움직이는 속도보다는 느립니다.  1993년 코비 위성에서 촬영한 전천 지도를 보면, 지구 운동 방향에 있는 마이크로파 빛은 청색이동이 되어 더 뜨거워 보이는 반면, 그 반대편의 마이크로파 빛은 적색이동이 되어 더 차갑게 보입니다. ​그리고 이 두 구역은 전천을 태극 문양으로 양분하고 있음을 보여줍니다. 위 지도는 국부 은하군이 빅뱅에서 나온 태초의 복사에 대해 초당 약 600km의 속도로 움직인다는 것을 보여줍니다. 이 같은 빠른 속도는 처음에는 예상치 못한 것이며, 그 원인은 여전히 밝혀지지 않은 상태입니다. 우리는 왜 그렇게 빨리 움직일까요? 그리고 우리가 향하는 그곳에는 무엇이 있을까요?

 129억 광년 거리의 에어렌들 별 지금까지 관찰된 별 중 우주에서 가장 멀리 떨어져 있는 별을 허블 우주망원경이 포착했다. 별까지의 거리는 무려 129억 광년. 빅뱅이 일어난 후 9억 년 만에 생성된 별이라는 뜻이다.  새로운 연구 결과는 빅뱅으로 우주가 탄생한 지 10억 년 미만으로 거슬러 올라가, 우주에서 가장 오래된 별의 비밀을 밝힐 수 있는 가능성을 비쳐주고 있다.  과학자들은 '새벽 별' 또는 '떠오르는 빛'을 의미하는 고대 영어에서 해당 별의 이름을 에어렌들(Earendel)이라고 지었다. 공식 명칭이 WHL0137-LS인 에어렌들의 질량은 최소 태양 질량의 50배이며, 밝기는 수백만 배에 달한다.​  NASA의 허블 우주망원경이 발견한 '우주에서 가장 먼 별'은 너무나 멀리 떨어져 있어 그 빛이 지구에 도달하는 데 무려 129억 년이 걸렸다. 우주에서는 공간이 곧 시간이므로 별까지의 거리 역시 129억 광년이란 얘기다. 지금 우리가 보는 이 별은 우주의 나이가 현재 나이의 7%에 불과한 약 9억 살 때의 모습인 셈이다. 지금까지 허블이 잡은 가장 멀리 떨어져 있는 단일 별은 2018년에 발견한 것으로, 우주 나이가 약 40억 년, 즉 현재 나이의 30%였을 때 태어났던 별이었다.  미국 볼티모어에 있는 존스홉킨스 대학의 천체 물리학자인 브라이언 웰치는 스페이스닷컴(Space.com)에 "이번 발견은 초기 우주의 별을 자세히 연구할 수 있는 귀중한 기회를 제공한다"라고 밝혔다. 일반적으로 에어렌들과 같은 밝은 별도 지구에서의 거리를 감안할 때 볼 수 있는 별은 아니다. 이전까지 그렇게 먼 거리에서 볼 수 있는 천체는 초기 은하 내부에 둥지를 튼 성단 정도였을 뿐이다.  이번에 과학자들이 에어렌들을 발견하게 된 것은 지구와 그 별 사이에 자리잡고 있는 거대한 은하단인 WHL0137-08 덕분이었다. 이 거대한 은하단의 중력은 시공간의 구조를 왜곡시켜 중력 렌즈를 만들어 에어렌들과 같이 은하 뒤 먼 물체의 빛을 크게 증폭시켜 주었기 때문이다. 이 중력 렌즈는 에어렌들이 있는 은하의 빛을 긴 초승달 모양으로 왜곡시켰는데, 연구원들은 그것을 '선라이즈 아크'(Sunrise Arc)라고 명명했다. 이번에 발견한 에어렌들이 과학자들이 발견한 우주에서 가장 먼 물체는 아니라고 강조하는 웰치는 "허블은 더 먼 거리에서 은하를 관찰했다"라고 설명하며 "그러나 그것은 수백만 개의 별에서 나오는 빛이 모두 혼합된 것을 본 것에 지나지 않지만, 개별 천체의 빛을 식별할 수 있는 것으로는 에어렌들이 가장 먼 물체"라고 덧붙였다.  이 별이 멀리 있지만 나이가 그만큼이라는 아니라고 말하는 웰치는 "우리는 별을 129억 년 전의 모습으로 보고 있지만 그렇다고 해서 별의 나이가 129억 년이라는 의미는 아니"라고 밝히면서 "아마 몇 백만 년 정도 나이를 먹었을 수 있지만, 결코 그보다 더 늙지는 않았을 것"이라고 못박는다.  “별은 질량이 많을수록 급격한 핵융합으로 연료가 빨리 소진되어 일찍 폭발하거나 블랙홀로 붕괴되는 경향이 있기 때문에 이 별은 오늘날까지 살아남지 못했을 것”이라고 설명하는 웰치는 "지금껏 알려진 가장 오래된 별은 비슷한 시기에 형성되었지만 훨씬 질량이 적어 오늘날까지 계속 살아서 빛나고 있다"고 덧붙였다.  에어렌들의 정확한 질량, 밝기, 온도 및 유형 등 많은 세부 사항은 아직까지 불확실하다. 에어렌들이 홑별인지 쌍성인지도 아직 확실하지 않다. 에어렌델 급의 질량을 가진 별들은 대부분 작고 어두운 동반성을 갖고 있기가 쉽다. 만약 에어렌들이 쌍성이라면 그 동반성보다 훨씬 밝고 큰 별일 것이다.  과학자들은 NASA가 최근 발사한 제임스웹 우주망원경으로 후속 관측을 수행하여 에어렌들의 적외선을 분석하고 별에 대한 자세한 정보들을 찾아낼 계획이다. 그런 정보는 무거운 별의 후속 세대에 의해 생성된 중 원소로 우주가 가득 차기 전에 형성된 최초의 별을 규명하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대되고 있다.  "이번 연구 결과에 대해 가장 흥미로운 점은 초기 우주에 대한 새로운 창을 열었다는 것"이라고 밝히는 웰치는 "보통 이 거리에서 우리는 전체 은하를 작고 흐릿한 한 천체로 간주하고, 그 안에 있는 별에 대한 세부 정보를 은하의 빛다발로부터 추론한다"고 밝히면서 "그러나 에어렌델은 그와는 달리 단일 별의 빛을 분석해 독립적으로 연구할 수 있으며, 이를 통해 우리은하의 별과 직접 비교하고 초기 우주의 별에 대한 이해를 향상시킬 수 있을 것"이라고 덧붙였다.  연구결과는 '네이처' 저널 수요일(3월 30일)자에 온라인으로 자세히 설명되어 있다.

초신성 폭발은 우주에서 가장 강력한 폭발이다. 거대한 별이 마지막 순간 폭발하면서 방출하는 에너지는 은하 전체의 빛과 맞먹을 정도로 밝다. 하지만 이렇게 밝은 초신성 폭발도 100억 광년 이상 떨어진 거리에서는 너무 희미해 관측하기가 쉽지 않다. 물론 초신성뿐이 아니라 은하도 마찬가지다. 하지만 자연은 먼 우주를 연구하는 과학자들에게 한 가지 선물을 준비했다. 100여 년 전 아인슈타인은 상대성 이론에 근거해 멀리 떨어진 천체에서 온 빛이 은하처럼 무거운 천체를 지나면서 렌즈처럼 굴절되어 확대되거나 여러 개의 상이 맺히는 중력 렌즈 효과가 발생할 것으로 예언했다. 아인슈타인의 생각은 실제 관측으로 입증됐다. 그리고 이제 중력 렌즈는 멀리 떨어진 천체를 관측하는 데 없어서는 안 될 도구다. 희미한 은하나 초신성의 빛을 수십 배로 증폭해서 보여주기 때문이다. 최근 허블 우주 망원경에 관측된 중력 렌즈 효과를 분석하는 레퀴엠 (REQUIEM, REsolved QUIEscent Magnified Galaxies) 연구를 수행 중인 국제 과학자팀은 흥미로운 사실을 발견했다. 사우스 캘리포니아 대학의 스티브 로드니 (Steve Rodney)가 이끄는 연구팀은 지구에서 40억 광년 떨어진 은하단인 MACS J0138.0-2155에 의해 확대된 은하를 분석하던 중 2016년 보였던 작은 은하가 2019년 이미지에는 보이지 않는 것을 확인했다. (사진에서 작은 원 안의 점) 은하는 몇 년 만에 사라질 수 없다. 따라서 이미지에 포착된 것은 은하가 아니었다. 해당 천체는 100억 광년 떨어진 것으로 이 거리에서 은하만큼 밝으면서 짧은 시간 동안 사라질 수 있는 천체는 초신성뿐이다. 물론 중력 렌즈에 포착된 초신성 자체는 드문 일이 아니지만, 이미지를 분석한 연구팀은 이 초신성의 상이 3개가 아니라 4개여야 한다는 결론에 도달했다. 그렇다면 4번째 빛은 어디로 갔을까? 연구팀은 이 빛이 좀 더 먼 경로를 돌아오고 있어 2037년에야 보일 것으로 예상했다. 렌즈라고 표현하지만, 사실 중력 렌즈는 매끈한 렌즈가 아니라 다소 불규칙한 형태를 지닌 은하단인 경우가 많다. 따라서 초점이 맞지 않는 것은 물론 상이 왜곡되거나 혹은 관측자에 빛이 도달하는 시점이 다 다른 경우도 있다. 물론 이는 매우 미세한 차이지만, 100억 광년 떨어진 장소에서 오는 빛이라면 수십 년 정도 차이를 만들 수 있다. 다만 이런 미세한 차이를 계산해 정확한 관측 시점을 예측하기는 어려웠다. 연구팀은 네 번째 빛이 2037년에서 수년 전후로 지구에 도착할 것으로 예상하고 있다. 이를 관측하면 중력 렌즈 효과를 더 정교하게 예측할 수 있을 뿐 아니라 암흑 물질, 우주의 팽창 속도 연구 등에도 도움이 될 것으로 기대된다.

수많은 거대질량 블랙홀이 우주를 떠돌 수 있다는 사실이 새로운 모의실험으로 밝혀졌다. 이처럼 떠돌아다니는 거대질량 블랙홀 즉 ‘떠돌이 블랙홀’(Rogue black hole)은 우리은하에서 가까운 곳에 존재하는 거대질량 블랙홀 중에서 무려 10%를 차지할 수 있다는 연구 논문이 발표됐다. 이는 우리은하와 같은 은하에 평균 12개의 보이지 않는 ‘거대 괴수’가 주변을 배회하며 근처의 모든 것을 집어삼킬 수 있다는 것을 뜻한다. 연구진 설명에 따르면, 은하를 둘러싸고 있는 바깥쪽 ‘헤일로’(halo)에 질량이 많을수록 블랙홀의 수가 증가하므로 무거운 헤일로를 가진 은하단에는 굶주린 방랑자들이 훨씬 더 많을 수 있다. 연구진은 “은하단 헤일로에 수천 개의 방황하는 블랙홀이 있을 것으로 예상한다”면서 “천문학자들은 대부분의 은하가 초대질량 블랙홀 주위에 형성된다고 생각한다”고 설명했다.  태양보다 수백만 배 또는 수십억 배나 더 큰 거대질량 블랙홀은 성간 가스, 먼지를 비롯해 별이나 행성 주위를 도는 물질에 대해 닻 같은 역할을 한다. 블랙홀에 가까울수록 물질은 더 빠르게 가열되면서 나선형으로 블랙홀에 빨려들며, 강한 복사를 방출하는 강착원반을 형성한다. 우리가 보이지 않는 블랙홀을 확인할 수 있는 것은 이런 강착원반의 복사 덕분이다. 일반적으로 블랙홀은 은하단에서 서로의 둘레를 공전하는 은하의 중심에 고정된다. 그러나 때로는 은하 충돌과 같은 거대한 힘이 중심의 거대질량 블랙홀을 약화시켜 방랑자처럼 우주를 떠돌게 만들 수 있다. 두 블랙홀의 병합이 중단되는 경우, 둘 중 하나 또는 둘 모두가 중력에서 풀려나 떠돌이 블랙홀이 되기도 한다. 이런 우주 사건이 얼마나 자주 발생하는지 추정하기 위해 천문학자들은 블랙홀이 수십억 년에 걸쳐 궤도가 어떻게 변화하는가를 추적했다. 블랙홀의 행동에 관한 모든 규칙을 설명하기 위해 개발한 ‘로물루스(Romulus) 모의실험’을 실행한 결과, 약 137억 년 전의 빅뱅과 그 후 약 20억 년 사이에 초기 우주의 빈번한 은하 충돌로 인해 은하에 고정된 거대질량 블랙홀 사촌을 능가할 만큼 수많은 떠돌이 블랙홀들을 생산했음을 예측했다. 그 후 우주가 나이를 먹어감에 따라 느슨한 중력으로 묶여 있던 수많은 블랙홀들이 합쳐져서 은하 중심에서 쌍성계를 형성한 후, 다른 거대질량 블랙홀에 의해 다시 포착됐음이 모의실험으로 밝혀졌다. 그러나 많은 블랙홀들은 여전히 자유로운 상태에 머물러 있었다. 연구진은 “로물루스는 수십억 년의 궤도 진화 후에 많은 거대질량 블랙홀 쌍성이 형성되는 반면, 일부 거대질량 블랙홀은 결코 은하 중심에 도달하지 못할 것이라고 예측한다”면서 “결과적으로 로물루스에 의해 우리은하와 비슷한 질량의 은하는 평균 12개의 거대질량 블랙홀을 가지고 있는 것으로 밝혀졌으며, 이들은 대개 은하 중심에서 멀리 떨어진 헤일로를 떠돌아다닌다”고 설명했다. 연구진은 “다음 단계는 보이지 않는 거대 블랙홀의 특징을 알아내는 것”이라며 “언젠가 우리가 그들을 직접 관찰할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 ‘영국 왕립천문학회월간보고’(MNRAS) 6월호에 실렸다.