제임스 웹 vs 이벤트 호라이즌, 가장 정밀한 우주 망원경은?

Home -

 

 

• 600배 정밀한 단일 장비, 제임스 웹
• 지구를 하나의 망원경처럼, 이벤트 호라이즌

​

지구에서 달까지의 거리는 약 38만 킬로미터. 오늘날 천문학자들이 사용하는 관측 장비는 이 거리에서 지름 7센티미터의 오렌지를 구분할 수 있을 만큼 정밀한 해상도를 구현한다. 이는 단순한 확대가 아닌, 우주의 구조를 미세하게 ‘구별’하는 능력의 차이다. 사람의 눈이 1킬로미터 거리에서 30센티미터 간격도 식별하기 어려운 것과 비교하면, 지금의 망원경 기술은 수십만 배 이상의 분해능을 확보한 셈이다.

​

이 극단적 해상도의 구현은 크게 두 방향에서 이뤄졌다. 하나는 제임스 웹 우주망원경, 다른 하나는 이벤트 호라이즌 텔레스코프다.

​

정밀도를 끌어올린 단일 장비, 제임스 웹 우주망원경

사람의 눈은 약 1 아크분의 해상도를 갖는다. 이는 1km 거리에서 약 30cm 간격의 두 점을 구분할 수 있는 수준이다. 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 이보다 약 600배 높은 0.1 아크초의 해상도로, 40km 거리에서 동전의 무늬까지 식별할 수 있다.

이 성능은 지름 6.5m의 주경에서 비롯된다. 금으로 코팅된 18개의 육각형 거울로 구성된 이 반사경은 접힌 상태로 발사되어 우주 궤도에서 수십 나노미터 단위로 정렬되며 전개된다. JWST는 적외선 영역에 특화돼 있어 성간먼지를 투과하거나 적색편이된 먼 은하의 신호를 포착하는 데 탁월하며, 초기 은하의 형성과 외계 행성 대기의 분광 분석까지 수행할 수 있다.

 

 

특히 외계 행성 대기의 스펙트럼에서 수증기, 이산화탄소, 메탄 같은 분자를 검출함으로써 생명 가능성에 대한 탐색도 가능하다. 모든 관측 시스템은 태양과 지구의 중력 균형 지점인 라그랑주 L2에서 안정적으로 유지되며, 검출기는 섭씨 -230도 이하에서 작동하도록 설계되었다.

​

설계부터 발사까지 약 20년이 걸렸고, 총 비용은 100억 달러를 넘겼다. 그만큼 단일 장비로 구현 가능한 해상도의 한계치에 가까운 결과물이기도 하다.

 

 

 

이벤트 호라이즌 텔레스코프에 사용된 장비들을 모은 이미지. [사진=ESO/M. Kornmesse]

 

 

 

 

우주의 구조와 기원에 대한 우리의 이해는, 이제 상상과 이론을 넘어 직접 관측의 영역으로 옮겨지고 있다. 제임스 웹과 이벤트 호라이즌 같은 장비는 정밀도 자체가 과학이었던 시대를 지나, 이젠 관측이 물리학의 근본 개념에 도전하는 도구가 되고 있음을 보여준다.

​

지구 전체를 하나의 망원경처럼, 이벤트 호라이즌 텔레스코프

망원경의 해상도는 기본적으로 주경의 지름에 비례하지만, 물리적으로 거울 크기를 무한정 키우는 데에는 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 천문학자들은 ‘전파 간섭계’ 방식을 개발했다. 여러 대의 전파망원경을 지구 전역에 배치하고, 동일한 천체를 동시에 관측한 데이터를 합성해 하나의 가상 망원경처럼 활용하는 방식이다.

​

이벤트 호라이즌 텔레스코프(Event Horizon Telescope, EHT)는 이 기술의 대표적인 구현이다. 하와이, 유럽, 칠레, 남극 등 전 세계 주요 전파망원경을 동기화해 사실상 지구 크기의 관측 장비를 구성했고, 약 20 마이크로아크초라는 극한 해상도를 달성했다. 이는 달 표면 위에 놓인 오렌지를 식별할 수 있을 정도의 정밀도다.

 

2019년, EHT는 인류 최초로 블랙홀 주변의 전파 방출 구조를 시각화한 이미지를 공개했다. 수십 페타바이트에 달하는 데이터를 전 세계에서 수집하고, 복잡한 동기화 및 합성 과정을 거쳐 블랙홀의 ‘그림자’를 포착한 것이다. 이 과정은 관측소 간 배열 간격과 데이터 누락 구간, 보간 알고리즘 등 여러 기술적 도전을 포함한다.

​

그럼에도 불구하고 EHT는 현재까지 해상도 기준으로 인류가 구현한 가장 정밀한 천문 관측 장비로 평가된다.

 

 

베이킹소다와 식초로 강력 세정? '이렇게 쓰면 큰일'