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천문학계에 혁명 가져온 사진 1장




지구 궤도에 있는 허블은 대기와 날씨 영향을 받지 않기 때문에 지상보다 높은 정밀도로 천체를 관측할 수 있다. 덕분에 지금까지 수많은 성과를 거둬왔다. 하지만 그 중에서도 1995년 공개한 천체 사진은 천문학 분야에 큰 변화를 가져올 만한 혁신적인 것이었다.

허블우주망원경이 지구 궤도에 발사된 건 지난 1990년 4월. 허블이 1995년 촬영한 사진은 육안으로 보면 거의 아무 것도 보이지 않는 먼 은하에 떠있는 별을 촬영한 것이다. 이를 허블딥필드(Hubble Deep Field)라고 부른다.

사실 보통 천문학자는 우주망원경을 이용해 특정 천체 내용을 알기 위해 사용한다. 하지만 우주망원경과학연구소 전 이사인 로버트 윌리엄은 1993년 허블우주망원경 디렉터로 취임한 이후 색다른 결정을 내린다. 먼 우주에 존재하는 별, 그러니까 육안으로는 그곳에 존재하는 지 여부조차 모르는 별을 관측하는 데 허블우주망원경을 사용하겠다는 것.

그는 일반적인 것과 정반대 방법으로 지금까지 우주에서 별이 관측되지 않은 영역을 조사하려 한 것이다. 허블우주망원경이 관측하는 건 지구에서 멀리 떨어져 있는 은하다. 허블딥필드는 육안으로는 거의 보이지 않는 별빛을 장시간 노출을 해 숨겨진 은하의 빛을 찾아내는 촬영 방식이다.

물론 허블우주망원경 개발팀은 발사 당시부터 지적되던 낮은 해상도를 해결하기 위해 COSTAR(the Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement)를 설치했다. 이를 위해 미 항공우주국 나사(NASA)가 우주비행사를 우주로 보내 5일에 걸쳐 COSTAR 설치 미션을 진행했다. 그 결과 허블우주망원경이 촬영한 사진 해상도는 몰라볼 만큼 높아지게 된다.





로버트 윌리엄이 이끄는 연구팀은 1995년 계획하던 먼 우주 관측을 실시한다. 연구팀은 관측 지점을 몇 가지로 좁혔다. 관측 지점은 은하수 넘어 알려진 은하단을 훨씬 넘어서 존재하는 은하를 향했다. 허블우주망원경은 지구 궤도를 맴돌기 때문에 관측 대상이 궤도에 시야가 방해받지 않는 같은 위치에 존재하는 은하라는 것도 조건 가운데 하나였다. 참고로 허블우주망원경이 지구 궤도를 일주하는 데 걸리는 시간은 불과 96분이다.

결국 연구팀은 큰곰자리 부근 육안으로는 거의 별이 보이지 않는 위치를 관측할 수 있게 됐다. 물론 우주망원경은 시야가 상당히 좁기 때문에 하늘에 떠있는 달은 지상에서 보면 불과 30분각(arcminute : 1 도를 60 등분 한 것)이다. 하지만 허블우주망원경이 관측한 허블딥필드는 불과 2.6분각이다. 이는 팔 길이 정도 위치에 있는 바늘 머리와 같은 정도 크기로 하늘에 떠있는 작은 점 같은 수준이다.

실제로 관측이 시작된 1995년 12월 18일 서로 다른 빛 파장 4개를 이용해 관측을 진행했다. 허블우주망원경은 10일 동안 사진 342장을 촬영한다. 사진 중에선 지구에서 비교적 가까운 위치에 있는 별도 있지만 수많은 파란색 점이 각각 은하 하나를 형성하고 있었다. 이 중 가장 먼 거리에 있는 건 122억 광년이었다고 한다.





연구팀은 2년 뒤 다른 포인트를 관측한다. 남쪽의 허블딥필드(Hubble Deep Field South)다. 관측 결과 2개의 결과는 다르지만 상당히 비슷하다. 우주가 방대한 스케일로 균일하다는 걸 발견했고 우주에 있는 수많은 은하의 존재가 밝혀지게 된다. 또 우주에 존재하는 별 위치를 확인하고 은하 형태가 어떻게 존재하는지 연구도 진행하게 됐다고 한다.

허블딥필드가 준 가장 큰 영향은 천문학에서 일어난 변화다. 로버트 윌리엄은 지금까지 천문학계에선 역사적으로 뭔가 새로운 발견이 있어도 이를 발견한 사람이 완전히 분석할 때까지 공표하지 않았지만 허블우주망원경이 1995년 허블딥필드를 공표하면서 연구로 모인 데이터세트 덕에 과학계에 널리 도움이 될 수 있게 공개했다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

https://www.youtube.com/watch?v=95Tc0Rk2cNg

이석원 기자  lswcap@techholic.co.kr

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