제임스 웹 망원경이 보여주는 ‘초기 우주의 별빛’

차세대 우주 망원경 '제임스 웹 우주망원경(JWST)'이 촬영한 첫 번째 총천연색 우주 사진이 11일(현지시간) 공개돼 전 세계의 이목이 쏠렸다.

지구에서 약 40억 광년(약 378조4000억㎞) 떨어진 'SMACS 0723 은하단'을 찍은 이 사진은 우주의 가장 깊은 곳을 촬영한 역대 가장 선명한 적외선 사진이다.

주변엔 이보다 더 먼 은하에서 수십억 년 이동한 빛도 담겼다.

미국항공우주국(NASA)은 웹 우주 망원경이 찍은 사진을 본격적으로 공개하기에 앞서, 11일 백악관 브리핑 행사에서 조 바이든 미국 대통령에게 해당 사진을 선보였다.

나머지 사진은 12일 NASA 글로벌 발표회에서 공개될 예정이다.

바이든 대통령은 "이러한 사진은 전 세계에 미국이 큰일을 해낼 수 있다는 점을 상기시켜줄 것이며, 미국 국민, 특히 우리 아이들에게 우리의 능력에는 한계가 없다는 점을 상기시킬 것"이라고 말했다.

"우리는 누구도 이전에 보지 못했던 가능성을 볼 수 있습니다. 우리는 아무도 가본 적 없는 곳에 갈 수 있습니다."

지난해 12월 25일에 우주로 향한 100억달러(약 12조5000억원)짜리 제임스 웹 망원경은 유명한 '허블 우주 망원경'의 후계 망원경으로도 알려져 있다.

기본적으로 다양한 관측 임무를 수행하지만, 웹 망원경은 두 가지 주요 임무가 있다.

하나는 우주 빅뱅 직후인 135억여 년 전 이전에 탄생한, 초기 우주의 별을 사진에 담는 것이고, 다른 하나는 태양계 밖 멀리 떨어진 행성을 탐사해 생명체가 존재할 수 있는 환경인지 알아내는 것이다.

이번에 공개된 사진은 웹 망원경의 첫 번째 임무 수행 능력을 여실히 드러냈다.

사진 속 은하단은 'SMACS 0723'이라는 다소 멋없는 이름을 갖고 있으며, 남쪽 하늘 별자리인 날치자리에 속해 있다.

이 은하단 자체는 실제로 그렇게 멀리 떨어져 있지 않다. '고작' 46억 광년 정도 밖에 떨어져 있지 않기 때문이다.

하지만 질량으로 인한 거대한 중력장이 천체의 빛을 확대해 굴절시키는 이른바 '중력 렌즈' 역할을 해 훨씬 더 멀리 있는 별빛까지도 선명히 포착됐다.

은하단이 우주에서 줌렌즈와 같은 효과를 낸 것이다.

지름 6.5m의 금 코팅 거울과 초고감도 적외선 감지기를 갖춘 웹 망원경은 우주의 탄생인 138억 년 전 빅뱅 기준으로 불과 6억 년 후인 초기 우주에 존재했던 은하에서 나오는 별을 왜곡된 모양(붉게 휘어진 빛)으로 포착해 사진에 담을 수 있었다.

웹 망원경의 성능은 여기서 끝이 아니다. 연구진은 웹 망원경의 데이터의 질을 분석한 결과 이 망원경이 사진에서 가장 먼 천체보다 훨씬 더 먼 우주를 탐지하고 있음을 알아냈다.

따라서 이번 사진은 지금까지 포착한 것 중 우주 가장 깊은 곳을 담은 것일 수도 있다.

빌 넬슨 NASA 국장은 "빛은 초당 18만6000마일(약 30만㎞)의 속도로 이동한다. 그리고 이 작은 얼룩처럼 보이는 이 빛 하나는 130억 년 이상을 이동해왔다"고 설명했다.

"그런데 우리는 이보다 더 이전으로도 거슬러 올라갑니다. 왜냐하면 이제 첫 번째 사진이기 때문입니다. 약 135억 년 전 형성된 별로도 거슬러 올라갑니다. 우주가 138억 년 전 탄생했다는 점을 생각해본다면 거의 우주 초기 단계임을 알 수 있습니다."

이전 허블 우주 망원경은 이러한 결과물을 얻기 위해 몇 주간 계속 우주를 관측해야 했다. 그러나 웹 망원경은 관측 12.5시간 만에 우주 깊은 곳의 천체를 담을 수 있었다.

한편 NASA, 유럽우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA)은 12일 웹 망원경이 촬영한 컬러 사진을 추가로 공개할 예정이다.

또한 해당 발표회에서는 웹 망원경의 2번째 주요 임무인 우리 태양계 밖 행성 연구에 대해서도 논의할 예정이다.

한편 웹 망원경은 지구에서 1000광년 이상 떨어진 곳에 있는 거대 행성인 'WASP-96 b'의 대기도 분석했다. 이를 통해 해당 행성의 화학적 성질에 대해 밝혀낼 수 있다.

'WASP-96 b'는 모체 항성과 너무 거리가 가까워 생명체가 살기 어렵다. 그러나 언젠가 웹 망원경이 지구와 비슷한 대기를 지닌 행성을 찾아낼 수도 있다. 만약 대기 구조가 비슷하다면 생물이 존재할 수도 있다는 감질나는 희망을 품어볼 수 있다.

그리고 NASA의 과학자들은 웹 망원경이 그 임무를 잘 이행할 것이라는 데에 의심의 여지가 없다.

한편 앰버 스트라우언 NASA 웹 프로그램 부담당은 12일 추가 사진 공개에 대해 언급하며 "사진들을 처음 봤을 때 정말 장관이었다"고 말했다.

스트라우언 박사는 BBC와의 인터뷰에서 "사진 자체로도 정말 놀랍다. 하지만 이사진들을 통해 엿볼 수 있는 세부적인 연구 거리가 더 흥분된다"고 말했다.

에릭 스미스 NASA 제임스 웹 프로그램 담당 과학자는 대중들은 이미 웹 망원경의 중요성을 이해했다고 생각한다고 말했다.

"웹 망원경의 디자인, 웹이 우주를 관측하는 방식이 제 생각에는 대중이 이번 프로젝트에 매료된 이유가 아닐까 생각합니다. 미래의 우주선처럼 보이잖아요."

NASA는 12일 웹캐스트를 통해 웹 망원경이 촬영한 사진을 추가로 공개할 예정이며, 한국 현지 시각으로 오후 10시 45분부터 유럽우주국(ESA) 웹TV 채널, 캐나다 우주국(CSA) 유튜브 채널, NASA 라이브 등에서 시청할 수 있다.

BBC Two채널은 오는 14일 웹 망원경에 관한 특별 프로그램인 '슈퍼 망원경: 우주의 끝을 향한 미션(Super Telescope: Mission to the Edge of the Universe)'을 방영할 예정이다.