'찰~ 칵' 사진 한장에 12시간30분…46억살 은하의 첫 인증샷[우주다방]

'제임스 웹 우주망원경'(JWST)이 포착한 은하단 'SMACS 0723'. / 사진제공=미국항공우주부(NASA)

조 바이든 미국 대통령이 백악관에서 '제임스 웹 우주망원경'(JWST)이 포착한 은하단 'SMACS 0723'을 최초 공개했다. 웹 망원경이 지구로부터 약 150~160만㎞ 떨어진 심우주에서 촬영한 사진이다. 미국항공우주부(NASA)는 은하단 SMACS 0723은 46억년 전 탄생한 것으로 추정하고 있다.

바이든 대통령은 11일(현지시각) 백악관에서 역사상 가장 높은 해상도의 적외선 우주 이미지를 포착한 웹 망원경의 첫 번째 사진을 공개했다. 이날 공개행사에는 바이든 대통령과 카멀라 해리스 부통령과 빌 넬슨 NASA 장관 등이 온·오프라인으로 참석했다.


NASA는 "사진 속 우주가 하늘에서 차지하는 부분은 하나의 모래알만 한 크기의 하늘만을 담았다"며 "우주의 작은 조각에 수천 개의 은하가 자리 잡고 있다"고 밝혔다.

조 바이든 미국 대통령이 11일(현지시간) 백악관에서 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 포착한 은하단에 대해 이야기하고 있는 모습. / 사진=백악관 유튜브 장면 갈무리

근적외선 카메라로 12.5시간 찍은 광활한 우주 속 '은하'
은하단 SMACS 0723은 웹 망원경의 근적외선 카메라(NIRcam)로 12시간30여분 동안 다양한 파장으로 촬영한 이미지를 합성해 만들어졌다. 천문학에선 희미한 물체를 탐지하고 연구하기 위해 매우 긴 노출 시간으로 사진을 찍는다. NASA는 은하단 SMACS 0723을 이같은 방식으로 찍은 웹 망원경의 첫 번째 심우주(Deep Field) 사진으로 부르고 있다.

NASA는 "이 사진은 46억 년 전 나타난 은하단 SMACS 0723을 보여준다"며 "웹 망원경이 우주에서 가장 오래된 은하를 찾는 동안 연구원들은 곧 은하의 질량과 나이, 역사 및 구성에 대해 더 많이 배우기 시작할 것"이라고 설명했다.


웹 망원경의 임무는 태초의 은하를 찾아 우주의 기원을 찾는 일이다. 웹 망원경은 심우주에서 137~138억년 전 빅뱅 이후 2~3억년 뒤 생겨난 최초의 별과 은하에서 나온 빛을 찾을 예정이다. NASA는 은하단 SMACS 0723 공개를 시작으로, 용골자리 성운(Carina Nebula), 남쪽고리성운(Southern Ring Nebula), 외계행성 WASP-96, 스테판 5중주(Stephan's Quintet)를 차례로 공개할 예정이다.

제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 우리가 아는 것을 뛰어 넘고(Beyond what we know), 시간을 넘어(Beyond time itself) 과거의 우주 기원을 찾겠다는 임무다. / 사진제공=미국항공우주부(NASA)

웹 망원경은 우주의 기원을 어떻게 찾을까?
현재 우주의 기원을 뒷받침하는 이론은 '빅뱅 우주론'이다. 약 137~138억년 전 대폭발을 시작으로 우주가 점점 팽창하고 있다는 이론이다. 우주가 팽창한다는 사실은 과거로 거슬러 가면 '최초의 순간'은 마침내 한 점에 이른다는 의미다. 꽃이 피는 장면을 거꾸로 돌리면 꽃봉오리가 다시 오므라지고 싹이 땅속으로 들어가는 모습과 비슷한 장면이다.

앞서 NASA는 1990년 지구로부터 550여㎞ 떨어진 지점에 '허블 우주 망원경'을 보냈다. 미국의 천문학자 에드윈 허블 이름을 딴 망원경이었다. 허블은 20세기 초 윌슨산천문대 망원경에 분광기(빛의 스펙트럼을 관찰하는 기구)를 달아 은하들이 내는 빛을 연구했다.

당시 허블은 빛의 스펙트럼을 통해 먼 은하, 즉 오래전부터 태어난 은하들일수록 지구와 점점 멀어진다는 사실을 발견했다. 우주가 점점 팽창한다는 빅뱅 이론을 연구로 입증한 것이다. 웹 망원경은 허블 망원경 뒤를 이어 은하들이 내는 빛을 통해 우주의 기원을 탐색한다. 웹 망원경은 지난해 12월 25일 아리안스페이스 로켓에 실려 150만㎞ 우주로 향했고, 7개월여간 각종 점검을 마친 뒤 지구로 사진을 보내왔다.

웹 망원경은 초기 우주의 별에서 나온 빛을 적외선으로 관측한다. 모든 물체는 열을 방출하는데, 적외선 센서로 이런 천체의 작은 빛을 감지한다. 적외선은 우리가 눈으로 보는 가시광선보다 더 멀리 더 어두운 우주까지 볼 수 있다. 특히 지구로부터 150만㎞ 떨어진 '라그랑주 L2 지점'은 최적 관측 조건이다. 이 지점은 태양과 지구의 중력이 힘의 균형을 이룬다. 그만큼 지구 대기와 중력으로 인한 빛의 왜곡이 줄어드는 상태다. 웹 망원경이 우주를 깊이 더 들여다볼 수 있는 배경이다.