스피어엑스(SPHEREx), 빅뱅 초기 은하 보여준다

Home - SCIENCE WAVE

 

 

2025년, NASA는 우주의 비밀을 풀기 위한 가장 야심찬 프로젝트 중 하나를 시작한다. SPHEREx(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer), 즉 전천(全天) 적외선 우주망원경이 발사되어 하늘 전체를 스캔하며 방대한 데이터를 수집할 예정이다.

​

SPHEREx(스피어엑스)는 기존 망원경이 특정 천체를 관측하는 방식과는 달리, 우주의 모든 방향을 탐색하여 거대한 우주 지도(Atlas)를 제작하는 것이 목표다. 이 작은 망원경이 만들어낼 데이터는 우주의 기원과 진화, 그리고 생명의 흔적을 연구하는 데 혁신을 가져올 것으로 기대된다.

 

 

우주항공청은 미국 항공우주국(NASA)이 한국천문연구원과 공동 개발한 우주망원경 스피어엑스가 28일 낮 12시(현지시간 27일 오후 7시) 미국 캘리포니아주 밴덴버그 우주군 기지에서 발사된다. [사진=우주항공청]

 

 

SPHEREx란 무엇인가?

SPHEREx(스피어엑스)는 NASA가 개발한 근적외선 분광 탐사 우주망원경이다. 기존의 허블 망원경이나 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 특정 영역을 깊이 들여다보는 역할을 한다면, SPHEREx(스피어엑스)는 하늘 전체를 6개월마다 한 번씩 스캔하여 2년 동안 총 4번의 전천 탐사를 수행한다.

​

 

 

 

SPHEREx는 근적외선 분광 탐사 기법을 활용해 우주의 다양한 물질을 분석한다. 0.75~5마이크론(μm) 파장의 적외선을 감지하는 센서를 탑재하고 있다. 102개의 필터를 갖고 은하의 사진을 촬영하며 이 경우 은하의 밝기에 따라 관측되는 스펙트럼이 달라지고, 이를 기반으로 은하까지의 거리를 알 수 있다.

​

여기에 SPHEREx(스피어엑스)의 압도적으로 넓은 시야각을 활용하면 이론적으로는 지금으로부터 약 130억년 전, 빅뱅 이후 5억년 시점에 탄생한 은하까지의 거리까지 측정할 수 있을 것으로 전망되고 있다. 빅뱅 이후 50억년 전 별들이 생성되는 시기에 대한 직접 관측도 가능할 것으로 기대된다.

​

 

SPHEREx(스피어엑스)는 약 4억 5천만 개의 은하와 1억 개 이상의 우리 은하 내 별들에 대한 분광 데이터를 수집할 예정이다. 기존의 허블이나 제임스 웹 우주망원경이 특정 천체를 고해상도로 관측하는 역할을 했다면, SPHEREx(스피어엑스)는 우주 전반의 구조와 물질 분포를 거시적으로 분석하는 역할을 담당하게 된다.

​

빅뱅 이후 우주의 진화 과정 연구

SPHEREx(스피어엑스)의 주요 연구 분야 중 하나는 빅뱅 이후 우주의 진화 과정을 밝히는 것이다. 우주가 급팽창(인플레이션)한 직후 형성된 은하들의 분포를 분석하면, 초기 우주의 구조를 형성한 요인들을 확인할 수 있다.

 

SPHEREx는 은하들의 적색편이(redshift)를 측정하여 과거 수십억 년 동안의 우주 확장 과정을 추적할 계획이다. 이를 통해 우주의 탄생 이후, 은하들이 어떤 패턴으로 형성되고 분포했는지에 대한 데이터를 제공할 것으로 보인다.

 

 

우주망원경 SPHEREx는 우주로 발사된 후 지구 표면에서 650km 상공에서 2년 반 동안 우주를 관측하게 된다. 사진은 SPHEREx의 관측을 통해 본 적외선 3D 우주 지도와 천체들을 가상으로 표현한 것이다. (KASA)

 

 

생명체 형성 요소 탐색과 외계 행성 연구

생명체의 기본 요소가 우주 어디에서 형성되었는지 연구하는 것도 SPHEREx(스피어엑스)의 핵심 임무 중 하나다. 행성 형성 원반(protoplanetary disk)과 성간 먼지(interstellar dust)에서 물과 유기물의 분포를 분석함으로써, 생명체가 존재할 가능성이 높은 환경을 찾는 데 활용될 수 있다. 특히, 우리 은하 내 다양한 행성계에서 물과 탄소 기반 유기 분자의 흔적을 확인하는 연구가 진행될 예정이다.

​

발사 일정과 향후 연구 계획

NASA는 SPHEREx(스피어엑스)를 2025년 2월 27일, 스페이스X의 팰컨 9 로켓을 이용해 발사할 계획이다. 현재 캘리포니아 패서디나에 위치한 NASA 제트추진연구소(JPL)에서 최종 조립과 기능 테스트가 진행 중이며, 발사 이후 약 90일 동안 장비 점검을 거친 후 본격적인 과학 임무를 시작하게 된다. SPHEREx(스피어엑스)가 수집한 데이터는 천문학 연구뿐만 아니라, 향후 차세대 우주망원경의 개발 및 연구에도 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.