[개념탑재] 제임스웹 우주망원경, 인류의 우주 탐구 역사를 새로 쓰다

[개념탑재] 제임스웹 우주망원경, 인류의 우주 탐구 역사를 새로 쓰다
(조우성님 페이스북 글 펌)

1996년 구상이 시작되어 2021년 12월 25일 마침내 발사에 성공한 제임스웹 우주망원경(JWST)은 인류 역사상 가장 큰 규모와 가장 높은 성능을 자랑하는 우주망원경이다. "허블의 후계자"라 불리지만, 이는 과소평가다. 직경 6.5m의 주경은 허블(2.4m)의 약 2.7배 규모이며, 집광력은 6.25배에 달한다. 개발비용 88억 달러가 투입된 JWST는 허블과는 전혀 다른 차원의 우주 관측을 가능케 했다.

JWST의 핵심은 근적외선과 중적외선 관측 능력이다. NIRCam(근적외선 카메라), NIRSpec(근적외선 분광기), MIRI(중적외선 관측기)를 탑재해 빛이 극도로 희미한 초기 우주의 천체들까지 관측할 수 있다. 특히 MIRI는 -267°C(약 6K)의 극저온에서 작동하며, 이는 우주 배경복사보다 낮은 온도다.

기술적 혁신도 주목할 만하다. 18개의 베릴륨 육각형 거울로 구성된 분절 거울 시스템은 접힌 상태로 발사되어 우주에서 펼쳐지도록 설계되었다. 22m x 14m 크기의 5층 구조 차광막은 태양빛을 차단하여 극저온 상태를 유지한다. 지구로부터 150만 km 떨어진 라그랑주 제2지점(L2)에서의 안정적 궤도는 지속적인 심우주 관측을 가능케 한다.

2022년 7월 11일 공개된 최초의 관측 이미지들은 전 세계를 흥분시켰다. SMACS 0723 은하단의 관측은 130억 광년 거리의 초기 우주 모습을 포착했으며, 이는 허블보다 훨씬 더 선명하고 깊은 관측이었다. 카리나 성운의 'Cosmic Cliffs' 이미지는 별의 탄생 영역을 전례 없는 해상도로 보여주었고, 스테판의 오중주 은하군은 은하 간 상호작용의 역동적 모습을, 남방 고리 성운은 별의 죽음 과정을 극적으로 포착했다.

JWST의 발견은 우주론을 재정립하고 있다. 2023년 관측은 137억 년 전으로 추정되는 초기 은하들을 발견했는데, 이는 기존 우주론으로는 설명하기 어려운 진화 수준을 보여줬다. WASP-39 b와 같은 외계행성의 대기에서는 메탄, 이산화탄소, 아황산가스 등이 검출되어 외계행성 연구의 새 장을 열었다.ㅎ

정밀한 발사 궤적 덕분에 연료 효율이 극대화되어, 당초 5-10년으로 예상되던 임무 수명이 최대 20년까지 연장될 것으로 전망된다. 이는 2019년 발사된 유럽우주국의 CHEOPS나 2027년 발사 예정인 로만 우주망원경과 함께 시너지를 낼 것으로 기대된다.

현대 천문학의 새 지평을 연 JWST는 단순한 관측 도구를 넘어 인류의 지적 호기심과 기술력의 정점을 상징한다. 망원경의 이름을 딴 제임스 웹이 아폴로 계획을 이끌었듯이, 이 망원경은 21세기 우주 탐사의 새로운 장을 열어가고 있다. 우리가 우주를 바라보는 방식을 영원히 바꾼 이 위대한 도구는, 인류의 끝없는 탐구 정신의 살아있는 증거이다.

"Every image is a discovery. What we thought was a familiar universe is revealing itself to be far more mysterious and complex than we ever imagined."
(모든 이미지가 하나의 발견이다. 우리가 익숙하다고 생각했던 우주는 우리가 상상했던 것보다 훨씬 더 신비롭고 복잡한 모습을 드러내고 있다.)
- 존 매터, JWST 선임 프로젝트 과학자