[과학을 읽다]인간에게 큰 눈을 뜨게 한 허블망원경

천문학자들에게는 '최후의 보루'

▲허블우주망원경.[사진제공=NASA]

[아시아경제 정종오 기자] 138억년의 우주가 인류의 품 안으로 들어왔다. 4월24일(미국 현지 시간)은 허블우주망원경이 25년을 맞는 날이다. 1990년 4월24일 허블우주망원경은 우주왕복선 디스커버리호에 실려 우주로 향했다.

우주, 은하, 태양계, 외계 항성계 등 다양한 분야에서 허블우주망원경의 활약은 뛰어났다. 25년 동안 발견한 것만 100만 건, 관련 논문은 1만 건을 넘는다. 미국 항공우주국(NASA)은 허블우주망원경 25주년을 두고 "허블우주망원경의 여러 가지 발견으로 우리는 태양계 시스템을 이해할 수 있었고 태양계 넘어 우주는 물론 별 들 사이에 우리가 정확히 어디에 위치해 있는지를 가늠할 수 있었다"고 평가했다.

▲에드윈 허블.[사진제공=NASA]

◆천문학자에 있어 허블우주망원경은=천문학자들에 있어 허블우주망원경은 어떤 의미로 다가올까. 국립과천과학관 이강환 박사는 자신의 학위 논문이 허블우주망원경 데이터에서 많은 도움을 받았다고 전했다. 이 박사는 "허블우주망원경 데이터는 천문학자들에 있어 반드시 확인해야 하는 최후의 보루와 같다"며 "138억년 우주의 역사를 밝히고 여러 가지 가설에 대한 확증을 할 수 있는 존재가 허블우주망원경"이라고 말했다.

지상에 있는 망원경은 한계가 있다. 날씨가 흐리거나 구름이 잔뜩 끼어 있으면 관측이 불가능하다. 빛 공해도 천체를 관찰하는 것을 방해한다. 지상에서는 온갖 빛들이 뿜어져 나온다. 이런 빛들이 하늘을 올려다보는데 걸림돌로 작용한다. 갈릴레오가 1600년대 망원경을 이용해 뛰어난 천체 관측을 한 배경에는 당시 빛 공해가 심하지 않았던 것도 하나의 원인이지 않을까.

이런 단점을 한 번에 해결한 존재가 허블우주망원경이었다. 허블우주망원경은 지상 약 550㎞ 상공에서 우주를 관찰한다. 지상에 있는 망원경의 여러 가지 한계를 극복하고 24시간 관찰이 가능하다.

이 박사는 "허블우주망원경이 관측한 데이터는 천문학자라면 누구나 이용할 수 있다"며 "지상에서 관측된 분석 자료로 가설을 세우고 이를 허블우주망원경 데이터를 통해 최종 확인하면 학계에서 인정하는 시스템"이라고 설명했다. 우주와 천체에 대한 최종 승인을 허블우주망원경이 갖고 있다는 것이다. 그만큼 허블우주망원경의 존재는 우주과학 분야에서는 절대적 존재로 받아들여지고 있다.

▲나선형 은하 NGC 5584.[사진제공=NASA]

◆위대한 발견=허블우주망원경은 첫 우주망원경이다. 25년 동안 우주공간에 머물며 다양한 관측 임무를 수행했다. 그동안 위대한 별견과 관측은 수없이 많았다. 허블우주망원경은 태양계의 신비를 벗기고 있다. 목성의 가장 큰 위성인 가니메데 지하에 큰 바다가 있을 것이란 분석을 내놓았다. 목성 뿐 아니라 최근 토성 등의 위성에서도 물의 흔적이 잇따라 발견되고 있다. 지구가 아닌 태양계 다른 행성에서 물의 흔적이 나타나면서 생명체 존재 여부에 관심이 집중되고 있다.

허블우주망원경의 발견은 태양계에만 머물지 않았다. 우주 역사에 대한 분석 작업도 허블우주망원경의 몫이었다. 우주 역사를 탐험하면서 별들이 앞 다퉈 탄생한 이른바 '스타 붐(Star Boom)'은 약 100억 년 전에 가장 활발하게 진행됐음을 확인했다. 반면 태양은 이보다 훨씬 늦은 50억 년 전에 탄생했다고 분석했다. 태양은 이른바 별들 중에서 '늦둥이'라는 사실을 확인한 것이다.

허블우주망원경은 은하수는 물론 다른 은하의 모습을 촬영하고 분석했다. 지금까지 촬영하고 확인한 은하는 수없이 많다. 우리 은하는 빗장 나선형 은하이다. 이뿐 아니라 타원형, 나선형, 렌즈형 은하 등 서로 다른 종류의 은하를 분석하고 배열한 것도 허블우주망원경의 성과였다.

▲말머리 성운.[사진제공=NASA]

◆우주를 인류의 품에 안기다=인류는 망원경이 발명되기 이전까지 맨 눈으로 하늘을 관찰했다. 1610년 갈릴레오가 망원경을 통해 천체를 관측하기 시작했다. 망원경이 발명되면서 우주에 대한 인류의 이해는 빠르게 진행된다.

허블우주망원경은 잘 알려져 있듯이 천문학자 에드윈 허블의 이름에서 따왔다. 갈릴레오 이후 천체관측 망원경은 더욱 커지고 복잡해지고 강력해졌다. 도시의 빛 공해에서 벗어나고 대기의 간섭으로부터도 회피하기 위한 방법이 동원됐다.

마침내 1920년대 윌슨천문대에서 에드윈 허블은 대단한 발견을 한다. 안드로메다를 관찰했는데 그 거리가 우리 은하의 10만 광년보다 먼 90만 광년이라는 사실을 알아냈다. 은하수 너머에 다른 은하가 있다는 것을 밝힌 것이다. 이후 허블은 멀리 떨어져 있는 은하일수록 더 빨리 후퇴한다는 이른바 '허블상수'를 내놓았다.

허블우주망원경은 25년 동안 지구 저궤도를 돌면서 대단한 결과물을 내놓았다. 1990년대 이후 허블우주망원경은 정확히 120만 건 이상의 관측을 했다. 이는 매년 4만8000건의 탐험을 했다는 것이고 하루 130건의 관측을 했다는 의미이다. 허블우주망원경은 지금까지 발명된 과학 장비 중 가장 생산적이란 평가를 받는다. 그 이유는 딴 곳에 있지 않다. 천문학자들이 허블우주망원경의 데이터를 이용해 1만2800건 이상의 과학 논문을 발표했기 때문이다. 하나의 과학 장비를 두고 이처럼 많은 논문이 나오기는 쉽지 않다.

허블우주망원경은 지구 상공 550㎞ 저궤도를 돌면서 시속 2만7358㎞, 초속 7.5㎞로 움직인다. 그동안 허블우주망원경이 이동한 거리는 약 48억2803만㎞에 이르는 것으로 나타났다. 허블은 반동추진엔진이 없기 때문에 앵글에 변화를 주기 위해서는 작용과 반작용 법칙인 '뉴턴의 제3법칙'을 이용해야 한다.

허블우주망원경의 발사 당시 무게는 10.8톤이었다. 여러 번 수리를 거치면서 몸무게가 늘어났다. 2009년 마지막 수리 이후 지금은 12.2톤에 이른다. 아프리카 큰 코끼리 두 마리 무게와 비슷하다. 허블의 주 거울은 2.4m이다. 허블우주망원경의 총 길이는 13.3에 이른다. 이는 아주 긴 스쿨버스와 같은 길이라고 미국 항공우주국은 설명했다.

허블우주망원경은 25년 동안 우주를 인류의 품에 안기기 위해 노력했다. 허블우주망원경이 관측한 수많은 데이터를 통해 우주를 더 깊게 알아가는 것은 이제 인류의 몫으로 남겨졌다.