수수께끼를 풀어보자: 망원경은 어떻게 우주의 과거를 보는가

밤하늘을 올려다보면 반짝이는 별빛은 사실 과거로부터 온 메시지입니다. 이 천체들은 수백만 년, 심지어 수십억 년 전에 빛을 방출했고, 그 빛이 지구에 도달한 것은 최근의 일입니다. 그렇다면 망원경은 어떻게 그렇게 멀리 떨어진 은하들을 "볼" 수 있는 걸까요?

달은 우리에게 매우 가깝지만, 달에서 방출된 빛이 관측자의 눈에 도달하는 데는 여전히 1.3초가 걸립니다. (출처: NASA)

빛 – 저 멀리 우주에서 온 메시지

우주의 천체들은 인간의 눈에 보이는 빛을 포함하여 끊임없이 전자기파를 방출합니다. 이 빛은 초당 약 30만 킬로미터의 속도로 이동합니다. 우리가 어떤 은하가 지구에서 130억 광년 떨어져 있다고 말할 때는, 그 은하에서 나온 빛이 우리에게 도달하는 데 130억 년이 걸렸다는 뜻입니다. 따라서 망원경은 우주의 현재가 아니라 과거를 관측하는 것입니다.

인간의 눈은 빛을 모으는 능력이 매우 제한적입니다. 반면 망원경은 거대한 집광기 역할을 합니다. 망원경의 집광 능력은 주경 지름의 제곱에 비례합니다. 예를 들어, 지름이 2미터인 망원경은 1미터인 망원경보다 4배 더 많은 빛을 모을 수 있습니다.

하와이 마우나케아 산 정상에 위치한 망원경은 인간의 눈보다 60만 배 더 많은 빛을 모을 수 있는 10미터 크기의 거울을 가지고 있습니다. 덕분에 130억 광년 이상 떨어진 은하들을 관측할 수 있습니다.

베라 C. 루빈 천문대는 세계에서 가장 앞선 지상 망원경 중 하나입니다. (출처: 루빈 천문대)

베라 C. 루빈 천문대는 칠레 세로 파촌 산 정상에 건설된 세계에서 가장 첨단적인 지상 망원경 중 하나입니다. 베라 C. 루빈 천문대는 2025년 6월 23일에 "첫 빛"을 수신하며, 이 날을 기점으로 망원경이 가동을 시작하고 우주에서 온 첫 이미지를 기록할 예정입니다.

7시간이 넘는 관측 동안 루빈은 678장의 이미지를 포착하여 트라이피드 성운, 라군 성운, 그리고 수천 개의 멀리 떨어진 은하의 세부 모습을 드러냈습니다. 동시에 이 망원경은 2,000개 이상의 새로운 소행성을 발견하여 태양계 내 천체를 추적하는 능력을 입증했습니다.

루빈은 은하, 별, 행성의 진화를 담은 "우주 영화"를 제작하기 위한 10년 간의 조사 단계인 '우주와 시간의 유산 조사(LSST)'에 착수했습니다.

지구에서 3억 광년 이상 떨어진 코마 은하단은 기술이 인류에게 전례 없는 가능성을 발견하는 데 도움을 주고 있다는 증거입니다. (출처: 루빈 천문대)

기술이 인류가 이전에는 볼 수 없었던 것들을 볼 수 있도록 도와줄 때 .

2021년에 발사된 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 현재 사용 가능한 가장 진보된 장비입니다. 웹 망원경의 주경은 지름이 6.5m이고 집광 면적은 25m²가 넘습니다.

우주의 팽창으로 인해 멀리 떨어진 은하에서 오는 빛은 적외선 파장으로 늘어나는데, 이를 "적색편이"라고 합니다. 웨브 우주망원경은 이 빛을 감지하도록 설계되었으며, 이를 통해 우리는 초기 우주를 "되돌아볼" 수 있습니다.

2025년 8월, 웹 우주망원경은 허블 심층 영역(Hubble Deep Field)을 촬영했습니다. 이 영역은 하늘 표면적의 1,270만분의 1에 불과한 아주 작은 부분이지만, 2,500개가 넘는 멀리 떨어진 은하들을 담고 있습니다. 이 은하들 중 일부는 빅뱅 후 불과 3억~4억 년 만에 형성되었습니다.