미스터리 해결: 망원경이 우주의 과거를 보는 방식

망원경은 멀리 보는 것뿐만 아니라 수십억 년 전의 초기 우주를 들여다보는 '타임머신'과도 같습니다.

밤하늘을 올려다보면 반짝이는 별빛은 사실 과거로부터 온 메시지입니다. 이 천체들은 수백만 년, 심지어 수십억 년 전에 빛을 내뿜었고, 이제 막 지구에 도착했습니다. 그렇다면 망원경은 어떻게 그렇게 먼 은하를 "볼" 수 있을까요?

달이 우리와 매우 가까이 있음에도 불구하고, 달에서 나온 빛이 관측자의 눈에 도달하는 데는 1.3초가 걸립니다. (출처: NASA)

빛 - 고대 우주의 메시지

우주의 천체들은 인간의 눈으로 볼 수 있는 빛을 포함하여 끊임없이 전자기파를 방출합니다. 이 빛은 약 30만 km/s의 속도로 이동합니다. 어떤 은하가 지구에서 130억 광년 떨어져 있다고 하면, 그 은하에서 온 빛이 지구에 도달하는 데 130억 년이 걸렸다는 것을 의미합니다. 따라서 망원경은 우주의 현재가 아니라 과거를 볼 수 있습니다.

인간의 눈은 빛을 모으는 능력이 매우 제한적입니다. 반면 망원경은 거대한 집광 장치 역할을 합니다. 망원경의 집광 능력은 주경 직경의 제곱에 비례합니다. 예를 들어, 직경 2m 망원경은 1m 망원경보다 집광 능력이 4배 더 큽니다.

하와이 마우나케아 정상에 위치한 이 망원경은 10m 거울을 탑재하여 사람의 눈보다 60만 배 더 많은 빛을 모을 수 있습니다. 덕분에 130억 광년 이상 떨어진 은하까지 관측할 수 있습니다.

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

베라 C. 루빈 천문대는 칠레 세로 파촌 정상에 건설된 세계에서 가장 진보된 지상 망원경 중 하나입니다. 베라 C. 루빈 천문대는 2025년 6월 23일에 "첫 빛"을 볼 예정이며, 이는 망원경이 작동을 시작하고 우주에서 촬영한 최초의 이미지가 기록되는 날짜가 됩니다.

루빈은 7시간 이상의 관측을 통해 678장의 사진을 촬영하여 삼렬 성운, 석호 성운, 그리고 수천 개의 먼 은하의 세부 모습을 밝혀냈습니다. 동시에 이 망원경은 2,000개 이상의 새로운 소행성을 발견하여 태양계 천체 추적 능력을 입증했습니다.

루빈은 은하, 별, 행성의 진화에 대한 "우주 영화"를 제작하기 위해 10년간의 조사 단계인 공간과 시간의 유산 조사(LSST)에 들어갔습니다.

코마 은하단은 지구에서 3억 광년 이상 떨어져 있습니다. 이는 인류를 도울 기술이 전례 없는 방식으로 발견되었다는 증거입니다. (출처: 루빈 천문대)

기술이 인류가 보이지 않는 것을 볼 수 있도록 도울 때

2021년에 발사된 제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 현존하는 가장 진보된 관측 장비입니다. 웹의 주경은 지름 6.5m이며, 집광 면적은 25m²가 넘습니다.

우주의 팽창으로 인해 먼 은하에서 온 빛은 적외선 파장으로 늘어납니다. 이를 "적색편이"라고 합니다. 웹 망원경은 이 빛을 감지하도록 설계되었으며, 이를 통해 우리는 초기 우주의 "시간을 거슬러 올라가는" 경험을 할 수 있습니다.

2025년 8월, 웹은 허블 딥 필드의 사진을 찍었습니다. 허블 딥 필드는 하늘의 1/1270만 퍼센트에 불과한 작은 영역이지만, 2,500개 이상의 먼 은하가 포함되어 있으며, 그 중 일부는 빅뱅 후 3억~4억 년 후에 형성되었습니다.

제임스 웹 망원경. (출처: NASA)

망원경의 분해능은 구경에 따라 달라집니다. 레일리 기준에 따르면 각 분해능은 거울 직경에 반비례합니다. 2.4m 구경의 허블 우주 망원경은 0.05초각의 분해능을 가지고 있어 250만 광년 떨어진 안드로메다 은하의 각 별을 구분할 수 있습니다.

칠레에 건설 중인 유럽 초대형 망원경(ELT)은 39.3m 크기의 주경을 장착할 예정입니다. ELT가 완공되면 최대 0.001초각의 분해능을 갖게 되어 외계 행성의 표면을 직접 관측할 수 있게 될 것입니다.

망원경은 우주를 관통하는 것이 아니라, 수십억 광년을 이동한 고대 광자를 포착하고 해독하는 데 사용됩니다. 현대 기술 덕분에 인류는 우주 관측의 경계를 점차 넓혀가며 은하, 별, 행성의 기원과 진화에 대한 미스터리를 밝혀내고 있습니다 .

광 씨

출처: https://vtcnews.vn/giai-ma-bi-an-cach-kinh-thien-van-nhin-thay-qua-khu-vu-tru-ar972298.html