'최초의 별' 찾는 우주망원경, 첫 인증샷 '6개월' 기다려야…왜?

제임스 웹 우주망원경(JWST)이 25일 150만㎞ 심(深)우주로 향하기 위해 로켓에서 분리된 모습. / 사진제공=미국항공우주국(NASA)

138억년 전 빅뱅, 그리고 2억년 이후 생겨난 최초의 별을 관측하려는 '인류의 ' 야망이 마침내 '우주'로 날아올랐다.

제임스 웹 우주망원경(JWST)은 25일 오후 9시 20분(한국시각) 프랑스령 기아나 우주센터에서 아리안5호 로켓에 실려 성공적으로 발사됐다. 로켓 발사는 과학자들의 분 단위 예측대로 이뤄지면서 '인류의 크리스마스 선물'이 됐다.


미국 항공우주국(NASA)에 따르면, 웹 망원경은 발사 약 5분 후부터 지상에서 원격 측정 데이터를 수신하기 시작했다. 로켓 발사 성공 여부를 가르는 '마의 27분'을 뚫고, 웹 망원경은 27분 뒤 대기권 밖에서 로켓과 성공적으로 분리됐다. 30분 후부터는 태양 전지판을 펼쳐 우주 비행을 위한 전력 수급을 시작했다.

과학자와 엔지니어들은 발사 약 12시간 30분 후부터 3차례 중간 항로 보정 작업을 실시했다. 이를 통해 웹 망원경이 지구에서 150만㎞ 떨어진 심(深)우주를 향해 최적의 궤도로 비행할 수 있도록 했다.
'테니스장 크기' 우주망원경…반년 후 '첫 사진' 지구에 쏜다

제임스 웹 우주망원경과 허블 우주망원경 비교. / 그래픽=이지혜 디자인기자

웹 망원경은 1996년부터 미 NASA와 유럽우주국(ESA)·캐나다우주국(CSA) 등이 추진해온 프로젝트다. 투입 예산만 약 100억달러(11조8500억원)에 달한다. 지금까지 관측한 가장 먼 우주는 1990년 발사된 허블 우주망원경이 관측한 빅뱅 4억여 년 후 탄생한 큰곰자리 GN-z11 은하였는데, 웹 망원경은 심우주에서 빅뱅이 일어난 이후 생겨난 최초의 별과 은하를 탐색할 예정이다.

웹 망원경은 목표 궤도에 도착한 이후 기기 점검, 시험 관측 등 모든 준비를 마치려면 6개월가량이 걸릴 전망이다. 따라서 내년 6월이 지나야 정식 관측이 가능해진다. 임무 수행까지 6개월이 걸리는 배경은 웹 망원경 크기와 초정밀 과학기술 때문이다.


망원경은 넓이만 세로 20.1m, 가로 14.1m로 테니스장 규격과 비슷하다. 거울 직경은 6.5m에 달한다. 큰 반사 거울 한 개 대신 1.3m 크기 육각형 조각거울 18개를 이어 붙였다. 조각거울이 모여 하나의 거울처럼 성능 해야 하기 때문에 30나노미터(머리카락 굵기 3000분의 1) 오차로 조립됐다.

과학자들은 이 거대한 망원경을 로켓에 실을 수 있도록 접이식으로 기술을 구현했다. 또 절대온도 50도(섭씨 영하 223도)에 이르는 '극한의 우주 환경'에서 작동되도록 만들었다.
150만㎞ 심우주에서 적외선으로 별·은하 관측

허블 우주 망원경은 우리 눈으로 보는 가시광선(Visible Light) 영역에서 천체를 관측했다. 하지만 웹 망원경은 가시광선보다 파장이 긴 적외선(Infrared Light) 영역에서 천체를 관측한다. / 사진제공=미국항공우주국(NASA)

웹 망원경 극강의 기술은 '관측 파장'이다. 허블 우주 망원경은 우리 눈으로 보는 가시광선 영역에서 천체를 관측했다. 하지만 웹 망원경은 가시광선보다 파장이 긴 적외선 영역에서 천체를 관측한다. 열화상 카메라와 같은 형태로, 더 멀리 더 어두운 곳까지 촬영이 가능하다.

또 다른 특징은 심우주에 위치하기 때문에 허블 망원경보다 환경이 더 좋다. 지구에서 150만㎞ 떨어진 지점은 '라그랑주 지점'이라 불린다. 태양-지구가 물체를 끌어당기는 힘(중력)과 물체가 태양 주위를 돌면서 밖으로 벗어나려는 힘(원심력)이 서로 상쇄돼 중력이 미치지 않는다. 따라서 빛의 왜곡이 없다.

이런 극강 기술과 환경 덕분에 제임스 웹은 138억년 전 우주의 탄생 이후 태어난 첫 별과 은하까지 관측할 수 있을 것으로 기대된다. 또 외계 생명체에 대한 가능성 탐색, 블랙홀 등에 대한 우주 난제를 풀 수 있을 것으로 보인다.

토머스 취르비헨 NASA 박사는 "웹 망원경의 과학적인 성과는 그 어느 때보다 가까워졌다"며 "우리는 우리가 이전에 보거나 상상하지 못했던 것들을 발견하는 흥미로운 지점에 서 있다"고 흥분했다.

빌 넬슨 NASA 국장도 "웹 망원경은 우리가 아직 우주에 대해 이해하지 못했던 것을 발견할 수 있을 것"이라면서 "우리가 발견하지 못했던 것들이 무엇인지 정말로 기대된다"고 말했다.

제임스 웹 우주망원경은 지구와 달 거리(38만㎞) 4배에 달하는 심(深)우주 150만㎞로 향한다. / 사진제공=미국항공우주국(NASA)