우주를 눈에 담는 천체관측 카메라

우주를 눈에 담는 천체관측 카메라

네온사인과 가로등 없는 한적한 곳에서 밤하늘을 올려다보면 무수히 많은 별들을 볼 수 있다. 이런 별들을 더 자세히 알기 위해 천문학과 과학기술이 발달했고, 그 결과 인류는 직접 우주로 가거나 천체 망원경을 통해 우주를 촬영할 수 있게 됐다. 책이나 인터넷에서 손쉽게 달의 표면이나 은하계, 행성의 모습을 볼 수 있게 된 것은 우주를 관측하는 천체관측 카메라 덕분이다.

1990년 미국 항공우주국(NASA)은 우주를 정교하게 촬영할 수 있는 허블 우주 망원경(HIS)을 우주 왕복선 디스커버리호에 실어 보냈다. 이 망원경은 지금까지 25년간 우주 구석구석을 촬영해 신비롭고 경이로운 우주의 이모저모를 전해오고 있다. 버스 크기의 원형으로 제작된 허블 우주 망원경은 지구 저궤도를 돌며 천체를 관측, 150만 여 장의 외계 은하, 블랙홀 등을 찍어냈다. 얼마 전 세계가 주목한 ‘웃는 은하’ 역시 허블 우주 망원경이 찍은 것으로 마치 미소를 짓는 듯 은하단을 포착한 것이다. 눈처럼 보이는 것은 두 개의 은하, 미소 짓는 입은 두 은하 사이의 중력이 강해 빛이 굴절되었기 때문이었다.

허블망원경이 우주에서 일어나는 다양한 장면을 정밀하게 촬영할 수 있는 비결은 우주에서 오는 빛이 대기를 통과하면서 발생하는 왜곡 현상을 피할 수 있기 때문이다. 사실 지상에서는 아무리 해상도가 뛰어난 천체사진을 찍으려 해도 대기의 흡수 효과 때문에 X-선과 자외선, 감마선, 일부 적외선 등을 볼 수 없었다. 허블 우주 망원경은 우주에 직접 올라가 촬영해 화질이 좋고 더 멀리 볼 수 있다.

허블 우주 망원경은 지구 상공 610km 고도에서 약 96분에 한 바퀴 씩 지구를 돌며 관측한다. 이때 한 천체를 오랫동안 관측할 수 있는 이유는 지구를 돌면서 한 곳을 계속 바라보도록 설계됐기 때문이다. 이 망원경은 지상에 설치된 고성능 망원경보다 50배 이상 미세한 부분을 볼 수 있고 해상도 역시 10~30배 뛰어나다. 두 개의 태양 전지판을 이용해 망원경 가동에 필요한 전원을 공급받으며, 내부 배터리에 전력을 저장해둔다. 통제소는 허블 우주 망원경과 교신해 미리 지정한 순서에 따라 관측하며 방대한 양의 자료를 수신한다.
허블 우주 망원경의 수명은 얼마 남지 않았다. 이에 따라 막대한 비용이 드는 우주 망원경보다 지상에 설치하는 고성능 망원경에 대한 연구가 본격화되고 있다. 처음엔 미터급으로 제작했지만, 현재는 수십 미터 급에 이른다. 지상 망원경이 우주 망원경보다 압도적으로 큰 이유는 자세히 우주를 관측하기 위해서다. 망원경의 거울 크기가 클수록 집광력이 좋아지고, 해상도도 높아진다. 이미 유럽과 미국 등 선진국들은 다양한 초대형 광학 망원경을 개발해 경쟁하고 있다.

우리나라 역시 미국이 개발 중인 거대 마젤란 망원경 사업에 참여하고 있다. 거대 마젤란 망원경은 차세대 망원경으로, 현재 기술로 만들 수 있는 가장 큰 크기의 거울 7개가 하나의 큰 거울을 이뤄 더욱 정밀하게 먼 은하와 별을 관측할 수 있다.
아직 국내 기술은 대형 망원경 분야에서 큰 두각을 나타내지 못하고 있다. 하지만 지름 1m급 대형 비구경 반사경을 정밀하게 가공하는 기술을 보유하고 있다. 이 기술은 거대 마젤란 망원경 시스템 연구에 사용돼 지상용 천체망원경의 해상도를 높이는데 기여할 것으로 기대된다.