우주 (宇宙, Universe) 에 대하여 - 허블 망원경

천문학의 중요한 도구 - 허블 망원경

허블 우주 망원경(Hubble Space Telescope)은 현대 천문학의 중요한 도구 중 하나로, 우주에서 우리가 알고 있는 가장 세밀한 영상들을 제공하는 우주 망원경 중 하나로 1990년 우주 왕복선 디스커버리호에 의해 발사되어 현재까지 우주의 많은 것을 관측해 낸 장비입니다.

허블망원경 (출처 : NASA)

허블 망원경의 탄생

허블 망원경의 탄생은 천문학자 라이먼 스피처가 주장한 우주 천문대의 중요성(논문명 : Astronomical advantage of an extraterrestrial observatory)에 대해서부터 시작됩니다. 그가 주장은 우주 천문대가 갖는 두가지 이점인데, 첫 번째는 지상의 망원경의 한계는 0.5 ~ 1.0초의 분해능이 한계인 것인 반면, 우주망원경은 이론적으로 약 2.5 m의 거울을 갖춘 망원경이 우주에 있을 경우 회절한계 분해능 약 0.05초일 것으로 예상된다는 것이었습니다. 따라서 별의 반짝임을 유발하는 대기의 난류와는 상관없이 회절에 의해서만 제한되는 우주망원경이 기존 망원경들보다 더욱 명확하게 관측 가능할 것이라는 점이었습니다. 두 번째는 우주망원경은 지구 대기에 강하게 흡수되는 적외선과 자외선을 관찰할 수 있다는 점이었습니다. 

그 이후, 우주망원경 개발을위한 노력이 계속 됐으나, 실제 우주 기반 천문학은 제2차 세계대전 직후 혁신적으로 발전한 로켓공학을 응용하는 것에서부터 큰 변화를 맞이하게 됩니다. 이때 수행된 (1964 ~ 1972년) "태양공전 천문대 (Orbiting Solar Observatory, OSO)"와 "궤도천문대 (Orbiting Astronomical Observatory, OAO)" 임무는 우주망원경이 천문학에서 중요한 역할을 할 것임을 입증한 계기가 됐습니다. 

이로 인해 NASA는 1968년 직경 3 m 주경의 우주반사망원경의 건조 계획을 수립하고, 1979년 발사를 목표하게 됩니다. 하지만 1974년 재정지출 삭감으로 미국 연방의회에 의해 망원경 계획 예산 분배를 취소합니다. 이에 반발한 수많은 천문학자들의 청원이 이뤄졌으며, 원래 비용의 절반을 예산으로 승인함으로 예산이 편성되게 됩니다.

재정지원 문제로 계획이 축소되어 기존 직경 3 m 주경은 2.4 m로 변경되었으며, 개발 당시 자금문제로 인해 NASA 독자적인 개발이 아닌 유럽우주기구 (ESA)와 협력하여 진행할 수밖에 없게 됐습니다. 최종적으로 NASA와 ESA 는 1978년 개발 착수에 들어가고, 1983년 발사를 목표로 우주의 팽창을 발견한 천문학자 "에드윈 허블"의 이름을 딴 우주망원경 제작을 본격적으로 시작할 수 있었습니다.

허블 망원경의 특징

허블 망원경은 2.4 m (7.9 f)의 주경을 갖추고 있습니다. 이 큰 주경은 망원경의 높은 해상도를 제공하게 되며, 해상도는 0.1 아르초초 (arcsecond)로 매우 정교한 관측이 가능하게 이뤄져 있습니다. 이 주경과 해상도능력은 세밀한 천체의 세부사항을 관측할 수 있는 능력을 의미하고 있습니다. 그리고 허블 망원경은 가시광선과 자외선 영역에서 천체 관측이 가능합니다. 이러한 다양한 파장 범위에서의 관측은 우주의 구성과 특성 그리고 천체의 스펙트럼 분석에 대한 연구를 가능하게 만들어 줍니다.

 

허블 망원경의 과학적 성과

허블의 망원경은 1990년 발사되어 궤도에 정착 후 지금까지 30년 동안 150만 번 이상의 관측을 해오고 있습니다. 해당 자료를 기반으로 한 19,000개 이상의 과학 논문이 출판되었으며, 현재 모든 천문학 교과서에 그 기여도가 포함되어 있습니다. 특히 허블 딥 필드 사진은 우주의 진화와 은하의 형성에 대한 새로운 관점을 제공하였으며, 행성, 은하계, 암석, 별의 탄생 지역 등 다양한 천체들의 사진과 134억 광년 이상 떨어진 우리 우주의 먼 과거를 들여다보며 은하들이 합쳐지고, 그 깊이에 위치한 초대형 블랙홀까지 조사할 수 있었습니다. 이처럼 허블 망원경은 현재까지 우주 탐사와 우주의 이해를 증진시키는 매우 중요한 역할을 수행해 왔고, 앞으로도 그 역할은 계속될 것입니다. 

허블망원경으로 촬영된 루빈 은하(좌) 와 Cosmic Reef (우)