제임스 웹 우주 망원경이 보여 줄 새로운 우주(성영은)

성영은(서울대학교 화학생물공학부 교수)

작년 성탄절, 인류의 과학기술 역사에 획을 그을 만한 일이 있었다. 우리 돈으로 12조 원이라는 천문학적 비용을 들여 제작된 제임스 웹 우주 망원경이 우주선에 실려 우주로 발사된 것이다. 이 우주 망원경은 1달여간의 우주여행을 거쳐 달보다 4배 더 먼 우주에 설치되었다. 설치 이후 2월 10일부터 장비 점검이 시작되었는데, 반년 정도의 테스트가 끝나는 이번 여름부터 이 망원경은 우리가 지금까지 알지 못했던 우주의 새로운 모습들을 보여 줄 예정이다. 미 우주항공국(NASA), 유럽 우주항공국(ESA), 캐나다 우주항공국(CSA)이 공동으로 진행한 이 거대한 프로젝트 덕분에 인류는 또 한 걸음 하나님이 만드신 창조의 신비에 다가가게 되었다. 이 새 우주 망원경의 이름은 1960년대 아폴로 달 탐사 계획을 주도한 미 NASA의 국장(책임자)이며 우주 개발이 전 인류를 위한 과학기술이 되도록 노력한 인물 제임스 웹의 이름을 따서 붙여졌다.

현재 일반인에게 가장 널리 알려진 우주 망원경은 허블 우주 망원경이다. 지구 바깥 600km에서 대기의 영향 없이 선명하게 하늘의 천체를 관측할 수 있는 이 망원경 덕분에 현대인들은 우리은하가 수천억 개의 별들로 이루어져 있고, 이 우주에는 그런 은하가 또 수천억 개나 있다는 사실을 알게 되었다. 그 덕분에 우리 신자들도 하나님의 창조 세계가 우리가 생각하던 것보다 훨씬 더 크고 광대함을 보며 하나님의 크고 위대하심을 더 생생하게 아는 계기가 되었다. 그런데 이제 곧 관측을 시작할 제임스 웹 우주 망원경은 이 허블 우주 망원경을 넘어서 새로운 우주의 모습을 보여 주게 될 것이다.

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제임스 웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경과 달리 고성능 적외선 카메라가 설치되어 적외선으로 우주를 관측한다. 적외선은 가시광선보다 파장이 더 긴 빛인데 우리 눈에는 보이지 않는 열선이다. 캄캄한 밤에 보이지 않는 물체를 적외선 카메라나 렌즈로는 볼 수 있는 것처럼, 허블 우주 망원경으로는 보지 못했던 천체들을 이 제임스 웹 우주 망원경은 보여줄 것이다. 게다가 이 제임스 웹 우주 망원경은 그 크기가 허블 우주 망원경의 직경 2.4m보다 훨씬 큰 6.5m로 6배 이상의 빛을 더 모으면서, 보이는 시야각은 15배 이상 더 넓다. 그리고 지구에서 멀리 떨어져 있으면서 다섯 겹의 태양광 차단막까지 설치되어 태양과 지구의 빛과 열(적외선)을 완전히 차단하여 우주에서 오는 적외선만 관측할 수 있게 했다.

허블 우주 망원경에 이름을 제공한 에드윈 허블은 ‘우주는 계속 팽창하고 있다’는 허블의 법칙을 발견했다. 이 세상은 지금도 계속 팽창하고 있는 것이다. 우주가 팽창하면서 그 안의 빛도 팽창한다. 즉, 가시광선 빛의 파장이 계속 팽창하면 파장이 더 긴 적외선 빛이 되는 식이다. 과학자들은 우주의 팽창을 거꾸로 과거로 돌려 우주의 초기 모습을 추정해 본다. 만일 그때 만들어진 은하가 있다면 그 은하의 빛은 지금은 엄청나게 팽창하여 파장이 긴 적외선이 되어 있을 것이다. 제임스 웹 우주 망원경은 이런 우주 초기의 은하를 관측하려고 한다. 또, 우리 은하의 중심에서는 지금도 우주 먼지들이 모여 새로운 별들이 만들어지고 있는데, 이 우주 먼지가 가득한 곳에서는 가시광선이 그 먼지에 흡수되어 빠져나오지 못한다. 그러나 적외선은 먼지에 흡수되지 않고 잘 빠져나올 수 있는데, 제임스 웹 우주 망원경은 이 적외선을 통해 새로 만들어지는 어린 별들을 관찰하려고 한다. 그리고 적외선은 공기나 물(수증기)에는 일부 파장이 흡수되는 성질이 있으므로, 별 주위를 도는 행성에서 나오는 적외선을 관찰하면 그 행성에 물이나 공기가 있는지 알 수 있다. 제임스 웹 우주 망원경은 적외선을 통해 생명체가 살 수 있는 행성들이 있는지도 관측할 예정이다.

이처럼 제임스 웹 우주 망원경은 멀리 있는 우주 초기의 은하, 막 생성되는 천체들, 생명체가 살 수 있는 행성 등을 관측할 예정이다. 그리고 지금까지 볼 수 없었던 많은 천체들과 우주의 새로운 모습을 우리에게 보여 줄 것이다. 이 새 우주 망원경이 보여줄 이런 관측 결과들에 대한 해석은 다양할 것이다. 세상은 이 관측들을 통해 하나님이 없다는 주장을 더 강하게 할지 모른다. 우주의 시작이나 외계인의 존재와 같은 주제들이 우리와 우리 자녀들에게 도전과 위협을 줄지도 모른다. 그럴지라도 우리 신자들에게는 새로운 관측 사실들이 이 우주와 이 우주를 만드신 하나님에 대한 시각이 더 넓혀지는 기회가 되었으면 좋겠다.