韓기술 담긴 망원경, 총천연색 우주 찍는다

우주망원경 ‘스피어엑스’ 28일 발사
천문연, NASA와 초기부터 협력
102개 색 관측 선형분광필터 개발
낮은 해상도로 우주 전체 관측 가능… 10억개 천체 3차원 우주지도 제작

28일 미국 캘리포니아주 반덴버그 우주군 기지에서 발사 예정인 우주망원경 ‘스피어엑스’ 모습. 스피어엑스는 한국천문연구원이 기획 단계부터 참여해 공동 개발한 우주망원경으로 전 우주 하늘을 모두 관측할 수 있다. NASA 제트추진연구소·미 캘리포니아공대 제공

세계 최초로 우주 전체를 관측할 수 있는 우주망원경 ‘스피어엑스(SPHEREx)’가 28일 우주로 향한다. 국내 연구진이 기획 단계부터 참여해 공동 개발한 스피어엑스는 넓은 범위의 우주를 한 번에 관측할 수 있어 우주 탐사의 지평을 넓혀줄 것으로 기대된다.

우주항공청은 미국항공우주국(NASA)이 한국천문연구원과 공동 개발한 우주망원경 스피어엑스가 28일 낮 12시(한국 시간) 미국 캘리포니아주 반덴버그 우주군 기지에서 발사될 예정이라고 밝혔다. 스피어엑스는 고도 650km의 태양동기궤도를 돌며 2년 6개월간 6개월에 한 번씩 총 4번에 걸쳐 약 10억 개의 천체를 관측하게 된다. 스피어엑스의 개발에는 캘리포니아공대(칼텍)과 천문연, NASA 제트추진연구소(JPL) 등 12개 기관이 참여했다. 이 가운데 미국 외 기관은 천문연이 유일하다.

스피어엑스는 2022년부터 미션을 수행 중인 NASA의 제임스웹 우주망원경(JWST)처럼 적외선을 볼 수 있다. 우주의 약 1%에 해당하는 좁은 범위를 높은 해상도로 볼 수 있는 제임스웹 우주망원경과 달리 스피어엑스는 비교적 낮은 해상도로 우주 전체를 관측할 수 있다.

또 다른 중요한 특징은 102가지 색으로 관측이 가능하다는 점이다. 이는 스피어엑스의 핵심 기술인 영상분광 탐사 기술 덕분이다. 이 기술은 넓은 영역을 촬영하는 ‘영상관측’과 빛의 밝기를 파장별로 측정하는 ‘분광관측’이 결합된 기술이다. 천문연은 분광관측에 필수적인 선형분광필터 개발을 맡았다.

만약 100가지 색으로 우주를 촬영하고 싶다면 기존에는 특정 파장의 빛만 통과하는 필터 100장을 이용해 각 필터마다 한 장씩 총 100번의 사진을 찍어야 했다. 이런 어려움 때문에 대다수의 우주망원경은 5, 6가지 색으로만 관측이 가능했다. 천문연이 개발한 선형분광필터는 필터의 위치, 각도에 따라 투과하는 빛의 파장이 달라지는 특수 필터로, 망원경의 방향만 조금씩 바꿔가며 촬영하면 된다. 이런 변화에 대해 앨런 파링턴 NASA JPL 박사는 “마치 영화사에서 흑백 영화에서 컬러 영화로 전환된 것과 같은 획기적인 시도”라고 평가했다.

스피어엑스가 촬영한 데이터를 종합하면 3차원 우주 지도를 만들 수 있게 된다. 여러 파장의 빛을 관측하는 만큼 천체와의 거리를 정확하게 유추해낼 수 있기 때문이다. 3차원 우주 지도는 138억 년 전 일어난 우주 급팽창의 비밀과 외계 생명체의 존재, 은하의 진화 과정 등을 연구하는 데 중요한 자료가 될 것으로 전망된다.