새로운 우주시대...별의 탄생·소멸 모습, 외계행성 물까지

07/13/22

아기별을 품은 7광년짜리 우주 절벽부터 춤추며 충돌하는 은하와 외계행성 물까지, 제임스 웹 우주망원경(JWST·이하 웹 망원경)이 찍은 우주의 신비가 12일(현지시간) 전 세계에 공개됐다.

미국 항공우주국(NASA)은 이날 메릴랜드주 고다드 우주센터에서 웹 망원경이 포착한 영롱한 보석 빛깔의 풀컬러 고해상도 우주 사진과 분광 분석 자료를 공식 발표했다.

인류 역사상 가장 강력한 성능을 갖춘 우주망원경인 웹 망원경을 통해 우주 가장 깊은 곳의 디테일까지 선명하게 담아내는 데 성공하면서 우주 관측의 새 시대를 활짝 연 것이다.

'인류의 눈' 웹 망원경은 근적외선카메라(NIRCam)와 중적외선 장비(MIRI)를 활용해 별의 요람과 무덤 등 베일에 가린 우주의 속살을 드러냈고 외계행성 대기까지 분석해내는 역량을 과시했다.

빌 넬슨 NASA 국장은 "모든 이미지는 새로운 발견이다. 각각의 사진은 인류가 전에 본 적이 없는 우주의 모습을 보여준다"고 강조했다.

노벨상 수상자인 존 매더 NASA 선임 과학자는 "사진을 보면 볼수록 은하 어딘가에 생명체가 존재하고 있음을 확신하게 된다"고 말했다.

◇아기별 품은 별의 요람…7광년 봉우리 솟은 오렌지색 우주절벽

NASA는 이날 별들의 요람으로 알려진 용골자리 성운에 자리한 '우주 절벽'(Cosmic Cliffs)과 아기별들의 숨 막히는 사진을 공개했다.

용골자리 성운은 지구에서 약 7천600 광년 떨어져 있으며 밤하늘에서 가장 크고 밝은 성운 중 하나다. 이 성운은 태양보다 몇 배나 더 큰 대형 별의 산실로 알려져 있다.

적외선 망원경인 웹 망원경은 관측을 방해하는 우주먼지와 가스를 뚫고 용골자리 성운 가장자리에 위치한 오렌지색 우주 절벽을 촬영했다.

지구의 바위투성이 산을 떼어내 옮겨놓은 듯한 이 우주 절벽은 기존에는 관측되지 않았던 곳이다. 가스와 먼지로 이뤄진 이 절벽의 가장 높은 봉우리는 무려 7광년에 달한다.

여기에 아기별의 강력한 자외선은 이 가스 절벽을 뚫고 나와 촘촘히 박힌 보석처럼 빛나는 장관을 연출했다. NASA는 웹 망원경이 별의 형성과 진화를 밝혀줄 것으로 기대하고 있다.


◇죽어가는 별의 '찬란한 유언'…지름 0.5 광년 남쪽고리 성운 응시

웹 망원경은 죽어가는 별들이 있는 남쪽고리 성운도 응시했다.

생의 말기에 도달한 별의 마지막 모습과 우주 환경에 미치는 영향을 파악하기 위해서다.

이곳은 약 2천500 광년 떨어진 돛자리에서 죽어가는 별 주변으로 가스구름이 팽창하는 우주 공간이다.

'8렬 행성'(Eight Burst Nebular)으로도 불리며, 성운의 지름이 약 0.5 광년에 달한다.

생의 막바지에 다다른 이 별은 마지막 힘을 다해 유언을 전달하듯 반지 모양의 화려하고 찬란한 빛을 내뿜는 모습으로 찍혔다.

NASA는 어두워지며 죽어가는 이 별이 내뿜는 가스와 우주먼지를 웹 망원경이 전례 없는 디테일을 담아 포착했다고 설명했다.

◇충돌하며 춤추는 5개 은하…은하 진화와 블랙홀 조명

다음으로 공개된 우주의 신비는 춤추는 은하였다. 2억9천만 광년 밖 페가수스자리에 있는 5개 은하 '스테판의 오중주'(Stephan's Quintet)를 찍은 사진이다.

이 사진은 웹 망원경이 포착한 이미지 중 가장 크다. 1억5천만 화소를 자랑하는 1천 개 그림 파일이 합쳐져 하나로 탄생했고, 촬영한 전체 이미지는 달 지름의 5분의 1을 덮을 정도다.

이 소은하군은 1877년 최초로 발견됐고, 은하 5개 중 네 개가 서로 중력으로 묶여 근접했다 멀어지기를 반복하고 있다.

NASA는 '스테판의 오중주' 사진에 대해 은하들이 충돌하는 장면이라며 "중력 작용으로 은하들이 춤을 추면서 서로 끌어당기고 있다"고 설명했다.

이어 이 사진은 상호 작용을 통한 초기 은하의 진화 과정에 대해 새로운 통찰력을 제공한다고 강조했다.

아울러 5개 은하 중 하나인 NGC 7319에는 태양 질량의 2천400만 배에 달하는 거대 블랙홀이 자리 잡고 있어 은하의 충돌과 블랙홀의 상관관계를 규명하는 데 도움이 될 것으로 NASA는 판단하고 있다.

◇1천150광년 밖 외계행성에서 수증기 형태 물 확인

NASA는 웹 망원경을 통해 지구에서 1천150광년 떨어진 외계행성 WASP-96 b의 분광 자료를 분석한 결과, 수증기 형태의 물을 확인했다고 밝혔다.

분광은 행성의 빛 파장을 분석해 대기 구성 물질 등을 밝혀내는 작업을 말한다.

웹 망원경은 WASP-96 b와 이 행성의 대기가 별 앞을 지나갈 때 발생하는 현상을 관측했고, 이 행성 대기에 수증기가 존재하고 있음을 확인했다.

NASA는 "웹 망원경이 외계행성을 둘러싼 대기에서 구름, 연무와 함께 물의 뚜렷한 특징을 포착했다"며 "이는 웹 망원경이 전례 없는 대기 분석 능력을 갖추고 있음을 확인시켜 준다"고 밝혔다.

WASP-96 b는 봉황자리에 위치한 거대 가스 행성으로, 질량은 목성의 절반 정도다. 2014년 발견된 이 행성은 3∼4일 공전 주기로 항성을 돈다.

◇130억 년 전 초기 우주의 빛 포착한 사진도 전날 공개

앞서 NASA는 전날 백악관 미리보기 행사를 통해 태고의 빛을 담은 SMACS 0723 은하단 이미지도 공개했다.

이 은하단은 멀리 떨어진 천체의 빛을 확대해 휘게 하는 '중력 렌즈' 역할을 한다. 사진에는 빅뱅 이후 8억 년 뒤인 130억 년 전에 만들어진 초기 우주 천체의 빛이 관측됐다.

과학계에선 웹 망원경이 우주의 탄생 및 진화와 외계 생명체 존재 여부를 규명하는 데 큰 진전을 보여줄 것으로 기대하고 있다.

웹 망원경은 작년 12월 우주로 발사됐고, 올해 2월 지구에서 약 160만㎞ 떨어진 '제2 라그랑주 점'(L2) 궤도에 안착했다.

L2 안착 직후 웹망원경이 지구에서 약 2천 광년 떨어진 별 모습 등을 찍어 보내와 NASA가 일부 공개한 바 있지만, 정교한 처리 과정을 거쳐 풀컬러로 우주 깊은 곳의 이미지를 보여주는 것은 이번이 처음이다.

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