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제임스 웹 우주망원경이 전해주는 우주의 신비

2022년 08월 08일
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지난 2021년 12월 25일 우주로 발사된 제임스 웹 우주망원경은
무려 110억 달러, 한국 돈으로 13조 원이 넘게 투입된
초대형 우주과학 프로젝트다.
금색 육각형 거울 18개를 벌집 형태로 이어붙인
주경의 지름만 6.5m에 이른다. 
 
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이에 비해 기존 허블 우주망원경의 주경은 
직경 2.4m짜리 거울 하나에 불과했다. 
때문에 빛을 모을 수 있는 능력 자체가
7배 넘게 차이 난다.
 
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특히 제임스 웹 우주망원경은 파장이 긴 적외선 대역을 관측해
허블 우주망원경보다 더 멀고 어두운 곳까지 볼 수 있다.
현재 150만㎞를 날아 라그랑주2(L2)* 지점에 안착한 제임스 웹 우주망원경은
최대 20년간 그곳에 머물며 우주를 담아 보내줄 계획이다.
 
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미국 항공우주국(NASA)은
지난 7월부터 그 사진을 전격 공개하고 있다.
기존 허블 우주망원경이 찍은 사진과 비교해보며
과학기술의 발전과 우주의 신비를 함께
느껴보는 것도 좋겠다.

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제임스 웹 우주망원경이 보내준
첫 이미지는 SMACS 0723 은하단이다.
지구에서 46억 광년, 즉 9조4천600억㎞나 떨어진 곳이다.
조그마한 점 하나하나가
수많은 별을 담고 있는 은하로 추정된다.
 
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그렇다면 이 이미지는 과연 얼마나 선명한 것일까?
기존 허블 우주망원경이 촬영한 이미지와 비교하면
제임스 웹 우주망원경의 성능을 확인할 수 있다.
참고로 제임스 웹 우주망원경의 사진 촬영시간은 12시간 30분,
허블 우주망원경은 이 사진 촬영에만 몇 주를 투자해야만 했다.

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아래 사진은 지구로부터 약 7천600광년 정도 떨어진 
용골자리 성운(Carina Nebular)의 모습이다.
근적외선, 중적외선 관측기기를
활용해 촬영했다고 한다.
 

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이 역시 허블 우주망원경을 통해 공개된 바 있으나,
제임스 웹 우주망원경의 사진이 훨씬 선명해 보인다.
특히 기존 허블 버전에선
어두운 먼지 구름 속에 가로막혀 잘 보이지 않았던
아기별들의 모습을 확인할 수 있다.

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이번엔 허블 우주망원경이 찍은 이미지를 먼저 살펴보자. 
5개의 은하가 모여 일명 
스테판의 오중주(Stephan‘s Quintet)라 불리는 지역이다. 

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제임스 웹 우주망원경이 촬영한 이미지에선
은하들 간의 상호작용이 좀 더 자세히 나타난다.
특히 중앙 상단 나선은하(NGC7319) 중심부에 있는 블랙홀이
주변의 가스와 먼지들을 빨아들이는 모습이 선명하게 보인다.
 
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지구로부터 약 2천500광년 떨어진
남쪽 고리 성운(Southern Ring Nebular) 이미지다.
색과 형체가 더 선명해지면서 푸른색의 뜨거운 이온화 가스층과
오렌지색 수소분자 구름의 구조가 자세히 드러난다.
과학자들은 이를 통해 성운의 중심별이 쌍성계라는 사실을 파악할 수 있었다.
 
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한편 제임스 웹 우주망원경은 
외계 생명체를 찾는 데도 큰 도움을 줄 전망이다.
아래 사진은 WASP-96b라는 외계행성의 대기를
NIRSS라는 스펙트럼 관측기기로 살펴본 결과다. 
여기서 기체 상태의 물 분자가 확인되면서
관련 연구가 활기를 띠고 있다.
 

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최근엔 약 135억 년 전 탄생한 은하(GN-z13)를 
찾아내 최고 기록을 세웠다.
지금껏 관측된 가장 오래된 은하(GN-z11) 기록은 134억 년.
이로써 인류는 빅뱅의 순간(138억 년)에 1억 년이나 가까워진 것이다.

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제임스 웹 우주망원경은 앞으로도 
중간 크기 블랙홀, 우주 팽창 속도 등 천문학 난제를 해결할 수 있는
다양한 관측 데이터를 보내줄 예정이다.
이를 통해 드러날 우주의 신비에 
과학자는 물론 수많은 사람이 뜨거운 관심을 보내고 있다.
 
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