허블우주망원경
미항공우주국(NASA)이 우주왕복선을 이용해 1990년 4월 천체 관측을 위해 지구 궤도에 올려 놓았습니다.
이 망원경은 ‘은하와 우주 팽창’을 발견한 미국의 천문학자 애드윈 허블 (Edwin Powell Hubble) 의 이름을 사용하였습니다.
지구상공 610km 지점에서 지구 주위를 돌면서 천체의 측광관측과 분광관측을 수행할 수 있게 설계된 허블우주망원경은 궤도에 오른 지 30년이 지난 현재까지도 우주탐사에 새로운 발견을 하고 있습니다.
허블우주망원경은 우주의 나이를 10% 오차로 알 수 있게 된 사실과 우주가 암흑에너지로 가득 차 있다는 것을 발견했습니다.
또한 최근에는 태양계 밖에 있는 행성을 관측하고, 행성들 사이에서 생명체의 흔적을 찾는 관측을 함으로써 21세기 천문학의 천체생물학이 나아갈 방향을 제시해주고 있습니다.
우주망원경을 구상한 스피처 (Lyman Spitzer)
미국 프린스턴대학의 라이먼 스피처 (Lyman Spitzer) 교수가 1946년 허블우주망원경에 대해 최초의 구상을 하였습니다.
스피처는 성간물질 연구 분야에서 세계적인 업적을 낸 학자로써 우주망원경의 중요성과 필요성을 역설하였습니다.
그는 우주망원경이 지상의 망원경에 비해 많은 경비가 들어감에도 필요한 이유에 대해 지상의 망원경에 비해 각 분해능이 뛰어나 멀리 있는 천체의 식별이 편하고, 지상 망원경으로는 관측이 불가능한 자외성과 적외선을 이용한 천체관측이 가능하다고 설명하였습니다.
미우주항공국 (NASA)에 의해 1960년대 궤도태양관측소와 궤도천체관측소를 건설하였으며, 1968년에는 지름 3m의 우주 반사망원경 건설로 발전하였습니다.
우주 궤도에 올릴 반사망원경은 예산 마련의 어려움으로 궤도에 올리기까지 10년 정도 더 시간이 걸렸는데, 이 과정에서 구경은 2.4m로 줄어들었고 이름도 허블우주망원경으로 정해졌습니다.
또한 유럽우주항공국도 제작에 참여하여 세계의 역걍을 총 집결하여 만들었습니다.
허블우주망원경을 제작하기 위해서 CCD 카메라나 분광기 같은 관측 장비와 반사망원경의 거울 제작을 포함한 광학계를 만들어야 했기 때문에 허블우주망원경의 제작에는 미국 정부 산하 기관들과 퍼킨 엘머나 코닥과 같은 광학회사도 참여했다고 알려졌습니다.
이전의 우주망원경들은 지구 궤도에 올려질 때 탑제 된 관측 장비와 연료가 수명을 다하면 그대로 우주에 버려졌지만, 허블우주망원경은 우주왕복선을 이용하여 궤도에 올려진 이후에도 사후 관리를 받고 계속해서 새로운 장비가 더해져 새로운 관측을 수행할 수 있도록 고안되었습니다.
그래서 허블우주망원경은 미국 우주 계획의 핵심 중 하나인 우주왕복선과 밀접한 관계를 가지며 건설되었습니다.
1990년 지구궤도에 오른 후 허블우주망원경은 점점 개선이 되었고 1993년 12월 유지 보수를 위해 보정렌즈와 WFPC2라고 불리는 광시야 행성카메라를 설치한 작업이 있었는데 이를 미국의 CNN방송이 전 세계에 생방송 하여 우주인들이 우주 유영을 하며 허블우주망원경을 수리하는 모습을 각국에 송출하였습니다.
그 후에도 2009년 5월까지 총 네 번의 미션을 더 갖고 관측 장비들을 교체 해 더 좋은 영상을 얻는 계기가 마련되었습니다.
2000년 NASA는 허블우주망원경을 활용하지 않고 퇴역시킬 계획을 발표했지만 좀 더 유지하는 방향으로 계획을 수정하였으며 2009년 5월에 애들란티스호가 다섯번째 수리를 위해 발사되었습니다.
우주신비를 밝혀냈다!
허블우주망원경은 많은 수주의 신비를 밝혔지만 무엇보다도 중요한 점은 현대 우주론의 핵심적인 물리량인 허블상스를 정확하게 구현했다는 것입니다.
허블상수란 우주의 팽창률를 나타내는 것으로, 그 역수는 우주의 나이에 비례하므로 우주의 나이를 알 수 있게 되었습니다.
1990년 허블우주망원경이 지구 궤도에 올라가자마자 수행한 임무는 처녀자리 은하단에 있는 은하를 관측하고, 이로부터 은하의 거리를 구해 정확한 허블상수값을 구아는 것이였습니다.
이 임무는 카네기 연구소의 웬디 프리드만 (Wendy Freedman)이 연구책임자로 수행했는데 그녀의 팀은 관측에 성공해 10% 오차범위로 허블상수값을 구할 수 있었으며 우주의 나이도 90%의 정확도로 알 수 있게 되었습니다.
이 자료를 통해 계산한 우주의 나이는 약 80억~120역년 입니다.
허블우주망원경은 우주 초기에 만들어진 은하가 일반적으로 알려진 은하들보다 크기가 작고 모양도 불규칙한 것들이 많다는 것을 보여줌으로써 은하 생성 과정의 이해에 중요한 실마리를 제공했습니다.
또한 은하의 중심부에 태양 질량의 수 억 배에 이르는 초중량 블랙홀이 존재하여 은하의 탄생과 진화에 결정인 영향을 주었다는 것도 보여주었습니다.
허블우주망원경은 21세기 천문학의 중요한 분야인 천체생물학의 발전에도 기여하였는데 ‘포말하우트B’의 가시광선 영상 관측에 성공했고 외계행성 HD209458B를 분광관측 해 수소와 탄소, 산소, 나트륨, 물, 메탄의 존재를 확인시켜주기도 했습니다.
21세기 천문학 발전에 기여
허블우주망원경이 지구 궤도에 올려진지 30년이 지났지만 지금까지도 세계에서 가장 우수한 망원경으로 차세대 우주망원경(JWST)이 우주궤도에 올려지거나 망원경들이 건설되기 전까지 관측이 계속될거라고 알려졌습니다.
21세기 천문학은 허블우주망원경의 발견으로 우주의 신비를 향한 사람들의 무한도전의 시기를 맞이하게 되었습니다.
