'우주'라고 검색하면 검색엔진 이미지 항목엔 아주 많은 관련 사진들을 볼수 있다. 이런사진들을 보고 있자면 우주의 끝이 없는 넓음과 신비한 우주의 아름다움에 경외감과 호기심이 느껴지곤 한다. 그러고는 우리가 살고 있는 지구는 얼마나 작고 미약한 존재인지를 깨닫고 되새기게 한다. 이 우주 사진들은 어디서 왔을까? 누가 어떻게 촬영을 했을까? 참 다양하지만 오늘은 우주망원경에 대해 이야기 해볼까 한다.

허블 우주망원경 1990년(자료:NASA)

보다 깊은 우주를 보고싶은 인류 우주망원경

우주망원경의 탄생

우주망원경을 간략히 정의 하면, 지구 밖에서 우주를 관측하는 망원경으로서 지구로부터 멀리 떨어진 곳에 설치되어, 지상에서는 수집하기 어려운 우주의 다양한 현상들을 관측, 그 자료를 지구로 전송하고 전송된 데이터는 지상의 다양한 관측기기에서 분석된다. 이렇게 우주망원경은 우주의 수 많은 현상들의 이해와 우주의 세계를 탐구하기 위해 설계된 망원경이다.

우주망원경은 인간이 우주를 탐사하고 이해하는데 중요한 역할을 수행하는 과학 기기로서, 지상에서 관측하기 어려운 우주의 현상들을 탐구하기 위한 것으로 대기, 구름, 오염등 지구 환경으로 인해 지상에서는 관측이 제한되거나 불가능한 경우가 많아 지구 밖에서 관측하는 우주망원경의 필요성이 대두되었다. 이에, 1960년대부터 우주 망원경 개발에 대한 연구가 진행되었으며, 1970년대에 와선 NASA와 ESA가 협력하여 처음으로 우주 망원경을 개발하여 이후로도 많은 우주 망원경이 개발되어 왔다.

허블, 스피어, 제임스웹 우주망원경

허블 우주망원경(Hubble Space Telescope)

에드윈 허블(Edwin Hubble)의 이름에서 따온 허블 우주망원경은 1990년에 발사되어 현재까지 운영 중인 우주망원경 중 하나로 높은 해상도와 넓은 파장대를 가지고 있어서 지구에서 가장 먼 곳, 약 130억 광년 거리까지 관측이 가능 하다고 알려져 있으며, 또한 지구 대기권 밖에 위치하고 있어 지구 대기와 구름 등으로 인한 영향을 받지 않아 매우 선명한 사진을 촬영할 수 있다.

이로써 허블은 우주의 탄생과 진화, 은하간 거리 및 속도, 행성, 별의 탄생과 죽음 등에 대한 많은 연구 결과를 제공하고 있으며 천문학과 우주과학 분야의 중요한 발전에 기여하고 있다.

스피처 우주망원경(자료:NASA)

스피처 우주망원경(Spitzer Space Telescope)

미국 천문학자 리온 스피처(Lyman Spitzer)의 이름에서 따온 스피처 우주망원경은 2003년에 발사되어 적외선 영역의 천체 관측을 하였으며 이전에는 관측되지 않은 천체들의 발견과 분포 및 진화 등에 대한 연구 결과를 제공하여 천문학과 우주과학 분야의 발전에 많은 기여를 했다.

스피처 우주 망원경은 발사 이후 16년간 운영되었으며, 주로 적외선을 이용하여 별과 가스, 먼지 등을 쉽게 관측하는 할 수 있었다. 그러나 망원경 내부의 냉각 장치에서 사용되는 헬륨 가스의 고갈 문제와 운영비용 증가 등의 이유로 2020년에 운용을 중단하게 된다.

제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)

미국의 제임스 에버하트 웹(James E. Webb), 전 NASA 사무총장의 이름에서 따온 
제임스 웹 우주망원경은 2021년 12월에 발사되어 현재는 적외선 분야에서 기존의 허블보다 뛰어난 성능을 가지고 있어 더 많은 정보를 수집할 수 있으며, 또한, 제임스웹은 지상에서는 볼 수 없는 적외선 영역을 관측할 수 있어 원시우주의 천체들의 형성과 진화, 은하 형성의 과정, 별의 탄생과 진화 등에 대한 연구등 우주에서 일어나는 천문학적 현상들을 연구할 수 있다.
허블과 조금 비교해보면, 제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경보다 더 넓은 파장 범위를 관측할 수 있어 더욱 먼 거리의 우주를 관측할 수 있다고 하며 더욱 높은 감도와 해상도를 갖고 있어 더욱 섬세한 우주 현상을 관측할 수 있다고 한다. 또한, 허블 우주 망원경의 운용을 경험삼아 수리와 유지보수에 있어서도 설계 단계부터 고려되어 운용 중 수리 작업이 더욱 간편하게 이루어질 수 있도록 설계되었다고 한다.

제임웹 우주망원경 삽화(자료:ESA)

현존하는 최고의 우주망원경

현재까지 우주 탐사와 천문학 연구 분야에서 가장 유용하게 사용되는 우주망원경으로는 허블과 제임스웹 우주망원경을 들수 있다. 허블 우주망원경은 지구 궤도에서 운용되는 지구에서 가장 가까운 우주망원경 중 하나로 가까운 우주를 관측하는 데 초점이 맞춰져 있는 반면, 제임스웹 우주망원경은 지구 궤도 바깥의 태양-지구 L2 라는 위치에 있어 중력적인 상호작용으로 태양의 영향을 최소화하고 안정적인 위치를 유지하면서 보다 먼 우주를 관측하는 데 중점을 두고 있다.

그렇다,  두 우주망원경은 서로 다른 관측 능력과 목적을 가지고 있으며, 각각의 장단점이 있기 때문에 어느것이 최고의 우주망원경으로 규정하기는 어렵다. 앞서 언급했듯이, 다양한 국가와 기관에서 운영 중인 많은 우주망원경이 존재하며 각각의 목적과 관측 능력에 따라 중요성과 역할이 다르다고 할 수 있겠다.
이렇게 우주망원경들은 우주와 관련된 다양한 분야에서 새로운 발견과 이론의 검증, 그리고 우주 탐사 및 인류의 우주 이해에 큰 도움이 되고 있으며 앞으로도 많은 자료를 제공 해 줄 것이다.