낸시 그레이스 로먼 우주망원경

낸시 그레이스 로먼 우주망원경

바쁜 일상 속에서 내 인생에 몰입해서 살다보면, 너무나 광활한 우주의 매우 작은 일부분인 나를 기억해 내긴 쉽지 않습니다. 이러한 우리를 대신해서 우주를 바라보고 관측하며 연구하는 NASA의 최근 프로젝트 시뮬레이션이 오늘 공개되었습니다. 우주를 바라보는 것만으로도 그 경이로움에 감탄하며 현재와 미래의 인류에 영감을 주는 낸시 그레이스 로먼 우주망원경과 그 성능, 시뮬레이션 발표자료에 대해 알아보겠습니다.

 

낸시 그레이스 로먼 우주망원경

1. 낸시 그레이스 로먼 우주망원경

미국의 차세대 적외선 우주 망원경으로 2026년 발사 예정입니다. 로먼 우주망원경(Roman Space Telescope) 또는 RST라고도 부릅니다. 최초에는 프로젝트 명칭으로 광각 적외선 우주 망원경(Wide Field Infrared Survey Telescope), 줄여서 WFIRST라고 했습니다.

 

낸시 그레이스 로먼 우주망원경으로 불리는 것은 NASA의 초대 천문학장을 지낸 여성 천문학자 낸시 그레이스 로먼(Nancy Grace Roman, 1925년 5월 16일 ~ 2018년 12월 25일)을 기리기 위해서입니다. 2020년 5월 20일에 명명되었습니다.

 

낸시 그레이스 로먼은 허블 우주 망원경 프로젝트의 기반을 만드는 데 커다란 공헌을 하였습니다. 때문에 허블의 어머니(Mother of Hubble)로 불렸습니다. 우주과학 분야에 여성도 남성과 마찬가지로 적극적으로 참여하여야 하고, 남성들은 차별 없이 이를 보장해야 한다고 외치며 여성의 우주과학 분야 참여를 독려한 존경 받는 과학자입니다.

 

2. 성능

가. 설계 및 주요 성능

로먼 우주 망원경의 주거울 지름은 2.4m로 허블 우주 망원경과 같습니다. 하지만 화각은 허블 우주 망원경보다 100배 이상 넓습니다. 영상 장치는 근적외선으로 허블이 관측하는 것과 비슷한 각해상도로 설계되었습니다. 넓은 시야와 깊이 관측할 수 있는 능력을 활용하여 외부의 은하를 관측하고, 외계행성을 발견하는 것을 목적으로 합니다. 우주 망원경 특유의 마이크로 중력 렌즈(마이크로 렌징)를 사용합니다.

 

 

코로나그래프 영상 및 분광 장치(Coronagraph Instrument)도 있습니다. 이를 활용해서 가까이에 있는 외계행성을 직접 관측할 계획도 수립하였습니다.

 

로먼 우주 망원경의 코로나그래프는 허블 우주망원경이나 제임스 웹 우주망원경보다 더 발전된 형태입니다. 실시간 파면 감지를 위한 센서와 이를 조정하는 디포머블 미러를 장착해서 보다 능동적인 파면 검출과 제어가 가능합니다. 모성보다 훨씬 어두운 행성(약 10억분의 1 밝기)도 관측할 수 있도록 개발되고 있습니다.

 

나. 허블 우주 망원경 및 제임스 웹 우주 망원경과 다른점

로먼 우주 망원경이 관측할 수 있는 빛의 파장은 가시광선에서 근적외선까지이며, 자외선은 관측할 수 없습니다. 로먼 우주 망원경의 주요 관측 장비인 광각 영상 및 분광 장치(Wide Field Instrument)에는 가시광선 필터가 가시광선 영역 전체를 커버하는 필터가 한 장밖에 없습니다. 허블의 후계기 이지만 가시광선 필터를 많이 가지고 있고, 근자외선까지 관측할 수 있던 허블 우주 망원경과는 기능이 다르며, 허블 우주 망원경을 완전히 대체하지는 않습니다.

 

허블 우주 망원경은 지구 저궤도를 돌고 있지만, 로먼 우주 망원경은 가이아 라그랑주점 L2에서 공전할 예정입니다. 

 

제임스 웹 우주 망원경은 0.6~28.3㎛ 파장의 근적외선과 중적외선을 관측합니다. 때문에 매우 먼 은하를 관측하거나 가시광선에서 불투명한 성운 깊은 곳을 꿰뚫어 볼 수 있지만, 로먼 우주 망원경은 가시광선과 근적외선만 관측하므로 허블 우주 망원경의 근적외선 관측보다 조금 더 나은 수준입니다. 대신에 시야는 허블 우주 망원경과 제임스 웹 우주 망원경에 비해 훨씬 넓습니다. 광각 영상 장치(WFI) 화각을 비교하면 허블 망원경의 WFC3/UVIS보다 140배 정도, WFC3/IR보다 220배 정도 넓고, 제임스 웹 우주 망원경의 NIRCam과 비교하면 100배 정도 넓습니다. 

 

우리가 사용하는 카메라에 비유하자면, 먼 은하를 관측할 때 제임스 웹 우주 망원경은 망원 카메라처럼 멀리 있는 피사체를 정밀하게 관측할 수 있고, 로먼 우주 망원경은 광각렌즈처럼 가까운 피사체들을 마구잡이로 관측하는 역할을 하게 됩니다. 세밀하거나 깊이 관측하는 능력은 떨어지지만, 로먼 우주 망원경은 넓은 하늘을 맵핑하는 것에 지상에 존재하는 어떤 광각 망원경보다도 훨씬 뛰어납니다. 이에 로먼 우주 망원경이 수행할 광각 우주 관측은 지금까지 수행되었던 우주 관측 어느 것보다도 훨씬 정밀하고 깊은 탐사가 될수 있을 것이라 예상됩니다.

 

3. 시뮬레이션

NASA는 로먼 우주망원경의 우주활영 시뮬레이션을 진행하고 이에 따라 몇개의 시뮬레이션 이미지를 아래와 같이 공개했습니다. 이 이미지 안에는 3,300만개의 은하와 별 20만개가 존재합니다. 시뮬레이션 이미지는 NASA의 과학자들이 최적의 관측 전략을 계획하기 위해 시뮬레이션 한 것이며, 방대한 양의 우주 데이터에 대애서 데이터 마이닝 방법을 통해 시뮬레이션 한 것입니다. [데이터 마이닝이란 데이터에 숨겨진 패턴과 관계를 찾아서 새로운 정보를 찾는 것입니다.]

시뮬레이션 이미지 01

 

시뮬레이션 이미지 02

 

로먼 우주 망원경의 관측된 결과를 통해 NASA는 우주의 구조와 진화를 연구할 계획이라고 합니다. 암흑 물질 지도를 만들예정이고, 우주가 팽창하는 주요 이론을 검증하고 확인할 예정입니다. 2024년에 발사될 예정이었지만, 수차례 계획이 변경되었고, 2026년 10월 스페이스X의 팰컨 헤비를 통해서 우주로 발사될 예정입니다.

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