[GMT특집8] 초거대망원경 vs 우주망원경
[GMT특집8] 초거대망원경 vs 우주망원경
  • 김진솔
  • 승인 2018.07.03 17:31
  • 조회수 1787
  • 댓글 0
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<이웃집과학자>가 알려드리는 GMT! 한국이 참여하는 거대마젤란망원경(Giant Magellan Telescope) 특집 8번째 시간입니다. 지난 시간엔 GMT와 앞으로 만들어질 다른 초거대망원경들을 비교해봤는데요.

 

이번엔 시선을 땅에서 우주로 올려봅시다. 차세대 망원경으로 빼놓을 수 없는 제임스웹우주망원경(James Webb Space Telescope, JWST)과 GMT를 비교해봐요. 지난 글을 먼저 읽고싶으신 분들은 아래 링크를 클릭하세요.

 

[GMT특집7] GMT, 다른 초대형망원경과 달라?!

 

우주 망원경이 있는데 지상 망원경은 왜 만드는지, 반대로 지상에 이렇게 큰 망원경을 만드는데 우주로 그보다 작은 망원경을 왜 보내는지 궁금하셨던 이웃님들 있나요? <이웃집과학자>도 그게 궁금했습니다.

 

한국천문연구원에서 GMT 한국 참여를 총괄하는 박병곤 대형망원경사업단장에게 물어봤습니다. 지상 망원경과 우주 망원경의 장단점은 뭐냐고 말이죠. 예전엔 '우주 망원경이 무조건 좋다'였지만, 이젠 더 이상 아니라고 하는데요. 왜 그런지 함께 짚어봅시다.

 

GMT와 JWST의 생김새

 

제임스 웹 우주 망원경(좌)와 거대 마젤란망원경(우) 출처: NASA, GMTO
제임스웹우주망원경(좌) 거대마젤란망원경(우) 출처: NASA, GMTO

사진 왼쪽이 제임스웹우주망원경, 오른쪽이 거대마젤란망원경입니다. 생김새 뿐 아니라 크기도 상당히 차이 나는데요. 거대마젤란망원경의 주거울은 원형 반사경 7개로 구성돼 있습니다. 각 주거울 지름은 8.4m 전체 지름은 25m으로 이름에 걸맞게 거대합니다.

 

제임스웹우주망원경의 주거울은 육각형 반사경으로, 하나하나의 직경은 각각 1.3m, 전체 직경은 6.5m입니다. 거대마젤란망원경과 비교하면 작아 보일 수 있지만, 우주로 보내기에 6.5m짜리 거울은 상당히 큽니다. 때문에 거울을 접어서 우주로 발사한 후 우주 공간에서 펼쳐지도록 설계됐다고 해요.

 

세계에 있거나 만들어질 각종 거대 망원경들 출처: Wikimedia commons
세계에 있거나 만들어질 각종 거대 망원경들 출처: Wikimedia commons

그림 왼쪽 아래 회색빛깔 제임스웹우주망원경 보이시죠? 중앙 아래 거대마젤란망원경이 그려져 있습니다. 크기를 비교해보세요.

 

거대마젤란망원경의 8.4m 주거울을 옮기는 데 들였던 노력을 생각하면, 확실히 6.5m 거울을 통째로 흔들리는 로켓에 넣어 이동하는 건 힘든 일이겠네요. 참고로 거대 마젤란망원경의 주거울은 미국 애리조나 대학교에서 만들어 건립 장소인 칠레까지 옮기는데요. 보통 일이 아닙니다. 자세한 과정이 궁금하신 분들은 아래 링크를 클릭하세요.

 

차선 3개를 점령한 GMT 주경. 출처:&nbsp;Giant Magellan Telescope
차선 3개를 점령한 GMT 주경. 출처:유튜브/Giant Magellan Telescope

 

[GMT특집3] 거대 반사경, 어떻게 만들고 옮길까?

 


지상에서도 우주처럼, '적응광학'

 

예전에는 우주 망원경과 지상 망원경의 장단점을 논하기가 쉬웠다고 합니다. 박병곤 단장에 따르면 예전에는 우주 망원경이 모든 면에서 좋았다고 해요! 물론 비용을 제외하면 말이죠. 

 

"지상에서 관측을 하면 공기 때문에 난류가 생겨요. 그래서 빛이 퍼집니다. 지상에는 아무리 큰 망원경이 있어도 정밀하게 관측 하는 데 한계가 있어요. 그렇지만 우주에는 공기가 없으니까 선명하게 영상을 얻을 수 있어요. 허블우주망원경이 2.4m밖에 안되지만 지상에 있는 10m 망원경보다 좋은 이유였죠. 요즘은 그런 얘기 하기가 힘들어졌어요"

 

이제는 더이상 우주망원경이라고 해서 반드시 좋은 것만은 아닌가 본데요. 그 이유는 바로 '적응광학'이라는 기술이 발달했기 때문이에요.

 

적응광학을 위해 레이저를 쏘고 있는 GMT 예상도 출처: GMTO
적응광학을 위해 레이저를 쏘고 있는 GMT 예상도. 출처: GMTO

박 단장은 "적응광학이라는 기술은 흔들리는 별빛을 보정하는 기술입니다. 그래서 지상 망원경으로도 마치 공기가 없는 우주에서 보는 것처럼 만들어줄 수 있는 거에요. 그러다 보니까 허블 망원경으로 찍은 것보다도 더 선명하고 더 좋은 영상을 얻을 수 있어요"라고 말했는데요.

 

그는"만약 우주에서 찍은 것과 똑같은 영상이 나온다고 하면, 망원경 크기가 크면 클수록 더 좋은 거에요. 크면 더 많은 빛을 모으니까 더 어두운 것까지 볼 수 있는거죠. 허블우주망원경은 2.4m밖에 안되니까, 지상에 있는 25m 망원경은 집광력에서 허블우주망원경보다 100배정도 되죠? 그러면 지상에서 100배 더 어두운 별을 볼 수 있는 거에요. 그럼 더이상 우주 망원경이 더 낫다고 할 수 없죠"라고 덧붙였습니다.

 

적응광학을 조금 더 풀어보면, '기준 별'을 이용해서 보정하는 방법인데요. 관측 영역 근처에 밝은 별이 있다면 그 별을 기준 별로 잡습니다(Natural Guide Star, NGS). 밝은 별이 없다면 하늘로 레이저를 발사해서 '인공 별(Laser Guide Star, LGS)'을 만들어요.

 

그 후 기준 별이 어떻게 움직이는지를 통해 대기의 움직임을 추적하고, 실제 하늘이 어떻게 보이는지를 역추적 하는 방법이에요.

 

하늘에 레이저를 쏘아 인공별을 만들어요 출처: 유튜브/RoyalObs
하늘에 레이저를 쏘아 인공별을 만들어요. 출처: 유튜브/RoyalObs

하늘에 레이저를 쏴 인공별을 만들어요. 그 레이저를 다시 보면 똑바로 쏜 레이저가 대기에 의해 마구 움직이는 걸 볼 수 있겠죠? 이를 토대로 공기가 어떻게 움직이는지 알아내요.

 

알아낸 면의 정보로 별을 보정! 출처:
알아낸 면의 정보로 별을 보정! 출처: 유튜브/RoyalObs

별의 움직임을 토대로 공기가 어떻게 움직이는지 알아내면, 공기가 움직이지 않았을 때 별의 모양이 어땠는지 역으로 알아낼 수 있겠죠? 이렇게 보정한 영상을 얻으면 보정하기 전보다 훨씬 깨끗한 영상을 얻을 수 있습니다. 마치 우주망원경으로 본 것 처럼요!

 

그래도 우주 망원경이 필요한 이유

 

적응광학의 발달에도 불구하고 우주 망원경을 쏘아올리는 이유는 뭘까요? 박병곤 단장의 말에 따르면 우주에서만 볼 수 있는 것들이 있기 때문이라고 하는데요.

 

가시광선을 보는 허블망원경 출처: NASA
가시광선을 보는 허블망원경 출처: NASA

"지상에서는 가시광선에서 근적외선 밖에 못 봅니다. 중적외선까지는 굉장히 건조한 곳, 해발고도 5,000m이상인 곳에서 가능하긴 하지만, 그래도 공기가 없는 게 훨씬 낫죠. 파장이 긴 원적외선이나 짧은 자외선을 관측하고 싶으면 반드시 우주에 가야해요. 허블우주망원경은 근적외선과 가시광선을 관측하는 망원경이에요. 그 망원경은 지상에있는 광학망원경하고 거의 똑같은 망원경인데. 차세대 우주망원경이라고 하는 제임스웹우주망원경은 적외선에 특화된 망원경이에요. 지상 망원경은 못하는 거죠"

 

이렇게 놓고 보니 거대마젤란망원경과 제임스웹우주망원경, 서로 상호보완적으로 기능한다는 걸 알 수 있는데요. 제임스웹우주망원경의 발사는 2021년으로 예정돼 있고, 거대마젤란망원경은 2023년부터 구동 예정이라고 해요. 두 망원경이 든든하게 각각의 역할을 해 줄 날을 기대해봅니다.



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