‘원형의 한계’를 넘어선 혁신, 막대 거울 우주 망원경 [아하! 우주]

미 항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 천문학의 역사를 새롭게 쓰고 있다. 우주 초기의 모습을 밝히고 외계 행성의 비밀을 풀어내는 등 강력한 성능으로 수많은 관측 성과를 내고 있다. 하지만 제임스 웹으로도 해결하기 어려운 난제가 하나 남아 있다. 바로 지구와 비슷한 크기의 외계 행성, 즉 지구형 행성을 직접 관측하는 일이다.

지구형 행성은 목성형 가스 행성보다 훨씬 작을 뿐 아니라, 일부는 모항성(parent star)과 매우 가까이 있어 강한 별빛에 가려 관측이 매우 어렵다. 과학자들은 지구형 외계 행성을 직접 관측해 대기 스펙트럼을 분석하고, 이를 통해 광합성 생명체의 존재를 증명하려 하지만, 이는 제임스 웹으로도 쉽지 않은 과제다.

예산의 제약과 새로운 해법

차세대 우주 망원경의 필요성은 꾸준히 제기되어 왔지만, 가장 큰 걸림돌은 막대한 비용이다. 제임스 웹 우주 망원경은 100억 달러(약 14조원)에 달하는 천문학적인 비용이 투입됐다. 이보다 더 큰 망원경은 비용 부담이 더욱 커진다. NASA는 예산 문제로 인해 새로운 사업을 추진하기 어려운 상황이므로, 과학자들은 더 저렴하고 효율적인 대안을 찾고 있다.

미국 런셀러 폴리테크닉 대학의 헤이디 뉴버그(Heidi Newberg) 교수 연구팀은 바로 이 문제에 대한 기발한 해답을 내놓았다. 이들은 망원경의 거울이 반드시 원형이어야 한다는 고정관념을 깼다. 연구팀이 제안한 디자인은 길이 20m, 폭 1m의 막대기형 거울을 가진 우주 망원경이다.





막대 거울 망원경의 원리와 장점

이처럼 독특한 디자인에는 명확한 과학적 이유가 있다. 강한 별빛과 미세한 행성의 빛을 분리하기 위해서는 지름 20m급의 초대형 망원경이 필요하다. 하지만 이를 통째로 우주로 발사하기엔 비용과 기술적 어려움이 너무 크다. 따라서 연구팀은 빛을 분리하는 데 필요한 핵심적인 ‘길이’만 확보하고, 전체적인 원형 면적은 포기하는 전략을 택했다.

이 막대 거울 망원경은 제임스 웹만큼 선명한 이미지를 얻기는 어렵다. 하지만 행성의 빛을 분리하는 데는 충분한 성능을 발휘하여, 30광년 이내에 있는 지구형 행성의 대기 스펙트럼을 분석할 수 있을 것으로 기대된다. 이는 생명체의 존재 가능성을 탐색하는 중요한 단계가 될 것이다.

이러한 혁신적인 아이디어는 아직 검증되지 않은 새로운 개념이며, 다양한 목적으로 사용하기 어렵다는 비판도 존재한다. 하지만 예산 제약이라는 현실적인 문제에 직면한 과학자들이 창의성을 발휘하여 우주 탐사의 새로운 길을 열어가는 흥미로운 시도임에는 틀림없다. 과연 이 막대 거울 망원경이 ‘제2의 지구’를 찾는 데 성공할지, 앞으로의 연구 결과가 주목된다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com