[북툰] 제임스웹 우주망원경이 보여줄 135억 년 전의 우주!

 

 

우주에는 셀 수 없이 많은 별들과 은하들이 존재합니다

이들은 수십억 년 동안 우주를 밝히고

원소와 물질과 행성을 만들어왔습니다.

 

그러나 우주가 처음 태어났을 때에는 별과 은하들이 없었습니다.

빅뱅 이후 수억 년 동안 우주는 별이 빛나지 않는 암흑의 세계였습니다.

그 당시 우주는 지금보다 훨씬 작고 조밀했습니다.

 

그러다가 높은 밀도에서 일어난 양자적 요동들이 가스덩어리로 성장하고

그 가스 덩어리들은 중력에 의해 뭉치기 시작했습니다.

마침내 암흑 속에서 최초의 별이 탄생했습니다.

 

우주 최초의 별들은 대부분 거대한 거성들이었습니다.

몸집이 큰 거 성들은 연료를 빨리 소진하기 때문에 빠르고 격렬하게 죽어갔습니다.

이 1세대 별들은 초신성으로 폭발하거나

블랙홀을 남기면서 다음 세대 별들을 위한 재료가 되었습니다.

 

별들이 태어나고 죽기를 수 세대 반복하는 과정에서

무거운 원소들이 생겨났습니다.

그리고 별들의 무리로 된 은하 덩어리들도 생겨났습니다.

이 은하 덩어리들이 바로 지금의 우주를 있게 한 우주 최초의 은하들입니다.

 

최초의 별들과 은하들에서 뻗어 나온 빛은 135억 년 동안 우주로 골고루 날아갔습니다.

이 빛들은 처음에 밝은 가시광선이었지만

우주가 팽창함에 따라 적외선 파장에 가깝게 길어졌습니다.

 

그 파장 중 한 무리는 우주 변방에 위치한 우리 태양계에 도달했습니다

길고 오래되고 희미한 파장, 이 적외선 파장을 포착할 수만 있다면

우리는 우주 최초의 은하, 어쩌면 우주 최초의 별까지 볼 수 있을지도 모릅니다.

 

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2021년 12월 25일 남미의 기아나 우주센터에서 제임스 웹 우주망원경이 발사되었습니다.

제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주망원경의 뒤를 잇는 나사의 차세대 우주망원경입니다.

허블 우주 망원경이 우주왕복선의 탑재 규격에 맞추느라

지름 2.4m 크기의 반사경에 만족해야 했다면

제임스 웹 우주망원경은 공학적 접기 기술 덕분에

6.5m 지름의 거대한 반사경을 장착할 수 있었습니다.

 

육각형 거울 18개가 벌집 모양을 이룬 이 반사경은

허블의 반사경보다 7배나 많은 빛을 모읍니다.

반사경의 본체는 베릴륨 합금으로 만들어

유리 재질보다 가볍고 강하며 열변형이 적습니다.

거울 표면은 아주 얇게 순금으로 코팅해서 적외선 반사 능력이 뛰어납니다.

적외선은 가시광선보다 투과성이 훨씬 높습니다.

그리고 천체의 분자 구성을 파악하기에도 용이합니다.

 

허블 우주 망원경은 눈으로 볼 수 있는 가장 먼 은하들은 관측해내는 성과를 이룩했지만

가스나 성운에 가려진 더 먼 은하들은 보지 못했습니다.

이에 비해 제임스 웹은

성운을 뚫고 나오는 아주 희미한 적외선 파장까지 관측할 수 있습니다.

제임스 웹의 적외선 관측 장비는 만약 달에서 날아다니는 꿀벌이 있다면

그 꿀벌의 열까지 감지 할 정도로 감도가 뛰어납니다.

 

우주망원경은 타임머신과 같습니다.

아주 오래된 빛을 본다는 것은 아주 오래된 과거를 보는 것과 같습니다.

제임스 웹의 가장 중요한 임무는

135억 년 전의 희미한 파장을 포착해서 우주 최초의 은하들을 관측하는 것입니다.

궁극적인 목표는 우주 최초의 별까지 알아내는 것입니다.

 

제임스 웹의 또 다른 주요 임무는 제2의 지구를 찾는 것입니다.

제임스 웹 은 우주 구석에 있는 별 뿐만 아니라

그 별 옆에 있는 행성이 반사하는 희미한 빛까지 측정할 수 있습니다.

 

이 행성들 가운데 지구와 제일 닮은 행성들을 골라내고

거기서 산소와 오존의 스펙트럼을 찾습니다.

산소와 오존이 풍부하다면 광합성 유기체가 존재할 가능성이 매우 높다고 볼 수 있습니다.

 

제임스 웹 우주 망원경은 그 외에도 태양계 탐사 등

허블이 했던 임무들을 이어서 수행합니다.

이 모든 임무들을 훌륭히 수행하기 위해 제임스 웹은 우주 먼 곳으로 날아갑니다.

허블이 540km 지구저궤도에서 우주를 관측하는데 그쳤다면

제임스 웹은 달보다 더 멀리 떨어진 곳에서 우주를 관측합니다.

 

제임스 웹이 위치할 곳은 지구에서 150만 km 떨어진 라그랑주 포인트 L2 지점입니다.

라그랑주 포인트는 태양이 지구를 끌어당기는 힘과 지구의 원심력이 서로 균형을 이루는 지점입니다.

이 지점에서는 추진력을 거의 사용하지 않고도 계속 궤도를 돌 수 있습니다.

L2 지점은 우주를 관측하기에 아주 명당 자리입니다.

지구에서 멀리 떨어져 있기 때문에 지구 중력이나 전파로부터 간섭이 없습니다.

지구에 가릴 일이 없어서 24시간 관측도 가능합니다.

 

또한 5중 구조로 된 차폐막이 태양으로부터 오는 빛과 열을 차단해서

망원경은 극저운 상태로 유지됩니다.

극저온 상태에서는 미약한 열을 지닌 적외선 파장을 감지하기에 유리합니다.

 

제임스 웹 우주 망원경이 라그랑주 포인트에 도달하기까지는 한 달 가량이 걸립니다.

여행 중에는 차폐막과 반사경이 차례로 펼쳐집니다.

궤도에 안착하고 몇 달 동안 시운전을 하다가 6개월 뒤부터 본격적인 관측 활동에 들어갑니다.

 

제임스 웹은 허블과 달리 고장이 나도 수리를 할 수 없는 A/S 불가 지역에 위치합니다.

그래서 이동과 장비 펼침, 궤도 안착과 관측 작업에 하나라도 오작동이 발생하면 관측이 불가능합니다.

 

제임스 웹의 목표 수명은 10년입니다.

그 10년 동안 오작동 없이 허블이 보지 못했던 우주를 보여주기를 기대합니다.

우주가 어떻게 시작되었는지, 우주에는 우리가 유일한지,

이런 질문에 대한 답을 10년 안에 찾기를 바랍니다.

 

 

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400년 전 망원경이 발명되면서

인류는 새로운 눈을 가지게 되었습니다.

새로운 눈으로 바라본 우주는 인류가 수천 년 동안 상상해오던 우주와 달랐습니다.

 

완전 무결할 줄 알았던 태양에 흑점이 있으며

거울처럼 매끈할 줄 알았던 달은 지구처럼 울퉁불퉁했습니다.

목성과 토성에도달이 있을 뿐만 아니라

연기처럼 뿌연 은하수는 놀랍게도 별들로 이루어진 것이었습니다.

 

더 멀리 볼수록 더 놀라운 발견이 뒤따랐습니다.

그래서 더 크고 더 정밀한 망원경들이 산꼭대기에 세워졌습니다.

그 망원경들로 우주가 팽창하고 진화한다는 것, 은하가 놀라울 만치 다양하다는 것

우리 몸을 구성하는 원소들이 별의 중심에서 만들어진다는 것을 알아냈습니다.

 

인류의 호기심으 여기서 그치지 않았습니다.

망원경은 기어이 지구 밖까지 올라갔습니다.

우주 망원경들은 우주의 구조와 나이에 대한 역사를 새로 쓰게 했습니다.

 

망원경이 발명된 지 400년, 이제 인류는 또다시 새로운 눈을 가지게 되었습니다.

그 눈을 통해 우리는 다시 한번 지식의 경계를 뛰어넘고자 합니다.

우리가 알던 것을 뛰어넘고, 이루어왔던 것을 뛰어넘고, 우리의 시간까지 뛰어넘는 것입니다.

 

제임스 웹 우주망원경의 반사경에

135년 된 빛이 비추기를 기대합니다.