몇 년 전 제임스웹 우주망원경을 만들어 우주에 올려 보낸 다는 소식을 접했을 때 과연 가능할까 하는 궁금증과 함께 빨리 쏘아 올리는 그날이 되었으면 하는 바람을 가지고 기다렸던 적이 있습니다. 그리고 몇 년 후 실제로 쏘아 올려졌고 역사에 남을 엄청난 소식들을 가져다주고 있습니다. 외계생명체와 태양계탐색을 포함한 어떤 관측 업적이 있는지 알아보겠습니다.
제임스웹 우주망원경(JWST)
NASA와 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA)이 함께 개발한 우주망원경입니다. 허블과 스피처 우주 망원경의 뒤를 잇는 것으로, 근적외선 및 적외선, 그리고 주황색의 가시광선영역의 관측을 수행합니다. 우리가 알고 있는 제일 유명한 허블 망원경의 관측 범위를 넘어서서 더 멀리 있는 오래된 천체를 관측하는 것이 주목적이라 할 수 있습니다. 허블의 후계기인 동시에 적외선 우주망원경이므로 스피처의 후계이기도 합니다. 반사경의 직경이 6.5미터로 허블보다 3배 더 크고, 훨씬 더 높은 분해 능력을 가지고 있습니다. 허블이 좋은 성능을 보여 줬기 때문에 후계 망원경은 지구밖으로 보내자는 여론이 조성되었습니다. 1996년 허블 망원경의 수명이 다하게 될 예상 시기에 맞춰 쏘아 올릴 망원경을 계획하여 개발하게 되었습니다. 제임스웹 망원경에는 태양열과 빛으로부터 보호하기 위한 테니스장 크기의 차폐막이 달려있습니다. 엔지니어들은 무사히 우주에 도달하도록 18개의 정육각형 반사경과 차폐막을 접어 로켓 페어링 내부에 넣을 수 있게 설계를 하였습니다. 망원경이 발사한 후 지구에서 150만 킬로미터 떨어진 최종 목표 궤도에 이동하여 펼쳐지게 하였습니다. 첫 발사 목표는 2007년이었지만 개발 지연과 여러 문제로 인해 오랫동안 연기되다가 마지막 발사 예정일인 2021년 12월 25일 프랑스령 기아나 현지 시각 오전 9:20분, 한국 시각으로는 오후 9:20분에 발사되었습니다. 궤도를 따라 이동하여 1개월 뒤 라그랑주점에 도착하였고, 위치안정과 각종 점검 후 테스트 촬영을 시작하였습니다. 외계행성의 대기를 통과한 빛을 관측하여서 대기 조성 및 환경에 대해 더욱더 심층 있게 연구할 수 있을 것이라 기대하고 있습니다. 주요 임무는-초기의 우주-은하의 변천-항성의 생명주기-외계의 발견의 관측자료를 수집하는 것입니다. 이 망원경은 나사의 제2대 국장인 제임스 에드윈 웹의 이름을 따서 붙여졌습니다.
관측업적
2022년 2월 10일 테스트 촬영을 시작했습니다. 큰 곰자리의 별빛을 포착했고, 셀카도 찍었습니다. 3월 11일에는 18개의 주경의 초점 정렬을 한 후에 시험가동을 시작하여 2MASS J17554042+655127을 촬영했습니다.
3월 30일 가장 먼 항성으로 추측하는 WHL0137 LS/Earendel을 발견하였습니다. 5월 9일 대마젤란은하를 찍은 사진이 스피처 우주 망원경과 사진과 비교한 해상도로 공개되었습니다. 6월 1일에는 첫 공식 관측 사진이 7월 12일에 공개된다고 발표했습니다. 6월 25일 첫 번째 관측계획 사이클을 공개했습니다. 지구처럼 생명체 존재 가능성이 있는 행성도 관측대상에 포함되었습니다. 7월 11일 미국 시각 오후 5:30분(한국 시간 12일, 오전6시30분) 조 바이든 대통령이 백악관에서 열리는 JWST Preview행사에서 직접 풀 컬러 이미지인 SMACS 0723 은하단을 공개했습니다. 허블 울트라 딥 필드 시리즈의 후속버전이라고 할 수 있습니다. 7월 12일에는 NGC 3132(남쪽 고리 성운 또는 팔렬 성운 Caldwell 74)를 포함한 제임스 웹 우주 망원경의 첫 번째 관측 사진들을 공개하였습니다. 스테판 5중주(Stephan's Quintet) 은하군, 용골자리 성운의 사진과 WASP-96 행성의 대기와 수증기 형태의 물을 발견하였습니다. 7월 19~25일 한 달간의 본격적 관측에서 적색편이가 10에서 최대 20으로 추정되는 초기 은하들이 다수 발견되었습니다. 8월 2일 수레바퀴 은하(Cartwheel Galaxy)의 이미지를 공개, 9월 7일에는 타란튤라 성운의 관측결과 9월 21일 해왕성의 고리와 위성 7개(트리톤/갈라테아/네레이드/탈라사/라리사/프로테우스/데스피나)를 선명하게 포착하였습니다. 10월 11일 NIRCam으로 20.42시간에 걸쳐 허블 울트라 딥 필드를 관측했습니다. 10월 19일에는 수리 성운의 창조의 기둥 관측 사진을 공개했습니다. 11월, WASP-39b의 대기 분자존재와 광화학반응을 처음으로 밝혀냈습니다. 2023년에는 센타우르스 소행성군에 있는 소행성 10199 카레클로를 관측하였고, 카멜레온자리에 있는 분자구름 관측임무도 수행하였습니다. 최근에는 NGC1433,7496,1365 은하의 고해상도 이미지를 포착하였습니다. 나사홈페이지나 각종 사이트에서 이미지와 자세한 정보를 찾아볼 수 있습니다.
외계생명체와 태양계 탐색
제임스웹 우주망원경의 주요 목적 중 하나인 외계 행성 대기분석을 통한 외계 생명체 탐사를 계획하고 있습니다. 외계 행성의 대기 구성 성분에서 메탄과 산소 같이 공존이 불가능한 대기 성분이 대량 발견되면 생명체가 존재한다고 판단하는 것입니다. SETI 같은 기존의 방법이 고도의 문명이 발달한 지능이 있는 외계생명체만 발견할 수 있는 반면에, 제임스웹 우주망원경은 원시적인 생명체라도 행성 대기 구성 성분에 영향을 줄 수 있을 정도로만 번성하면 발견할 수 있습니다. 그리고 프레온 가스와 같이 자연적으로 생성되지 않는 성분이 있다면 문명 활동의 증거를 발견할 수 있습니다. 지구에서 생명체가 번성한 지 수억에서 수십억 년이고, 인류가 전파를 사용하기 시작한 것은 수십 년 밖에 되지 않았다는 것을 생각하면 SETI와 비교했을 때 외계생명체의 발견 확률을 수천에서 수만 배 올릴 수 있습니다. 대기를 구성하는 성분을 파악하고 대기의 분포가 비정상적이라는 것을 확증하는 데까지 시간이 걸린다는 점을 생각하면, 2020년대가 지나기 전에는 외계생명체에 대한 아주 획기적인 발표가 나올 수 있을 것으로 예상됩니다. 나사가 큰 기대를 두고 있는 태양계 탐색이 있습니다. 기존의 망원경으로 관찰하기 힘든 카이퍼벨트와 소행성에 대한 면밀한 탐색, 카리클로를 포함하는 켄타우로스 천체의 조사, 외행성의 위성에 대한 고해상도 촬영, 천왕성과 해왕성의 대기분석, 토성 고리의 보다 선명한 이미지화 등 임무를 헤아리기 힘듭니다. 따라서 첫 해 운영 시간 중 7%를 태양계에 할당하였습니다. 2022년 7월 14일에 목성과 목성의 4대 위성 중 하나인 유로파의 이미지와 함께 소행성 6481 텐징의 이동 모습과 다른 소행성들의 분광 자료를 공개했습니다. 9월 21일에 근적외선 카메라로 관측한 해왕성의 이미지가 공개되었는데 해왕성 표면의 폭풍은 물론이고 고리까지 뚜렷하게 보이며 기존의 사진과는 달리 해왕성 주면의 별과 외부 은하까지 선명하게 나타나 있습니다.