스페이스 클럽 SPHEREx는 최초의 전면 하늘 지도를 제작하며, 적외선으로 우주 전체를 강조합니다

[발사총책임자]

3월에 발사되어 2025년 내내 근적외선 데이터를 수집한 NASA의 SPHEREx 관측소가 우주 지도 첫 작업을 완료했습니다. 102개의 적외선 파장으로 구성된 이 지도는 SPHEREx 팀과 천체물리학자들이 초기 우주의 인플레이션 원인과 우주 전역에 존재하는 유기 분자의 분포를 연구할 수 있게 할 것입니다.

"SPHEREx가 단 6개월 만에 얼마나 많은 정보를 수집했는지 정말 놀랍습니다 — 이 정보는 우리 우주를 더 잘 이해하는 데 다른 임무 데이터와 함께 활용될 때 특히 가치가 있습니다. 우리는 사실상 하늘 전체에 대한 102개의 새로운 지도를 갖게 되었는데, 각각 다른 파장에 위치하며 관측하는 천체에 대한 고유한 정보를 담고 있습니다. NASA 천체물리학 부서장 숀 도마갈-골드만은 "우주가 어떻게 시작되었고, 어떻게 변화하여 결국 우리 안에 집이 생겼는지에 대한 근본적인 질문에 답할 수 있게 해주기 때문에 모든 천문학자가 여기서 가치 있는 것을 발견할 것이라고 생각합니다."라고 NASA 천체물리학 부서장 숀 도마갈-골드만이 말했습니다.

https://youtu.be/kzTH_MXwRBs?list=PLTiv_XWHnOZrfLibq-Y1t8T0V3DnSYNph

SPHEREx는 3월과 4월에 첫 과학 관측을 마친 후 5월에 첫 번째 하늘 지도 제작을 시작했습니다. 극지 태양동기궤도(SSO) 내에 위치한 SPHEREx는 하루에 14회 지구를 공전하며 하늘의 단일 원형 띠를 따라 약 3,600장의 이미지를 촬영합니다. 지구(그리고 이후 SPHEREx)가 태양 주위를 도는 동안, 매일 SPHEREx가 볼 수 있는 하늘의 다양한 띠가 보입니다. 6개월간의 매일 촬영 끝에 SPHEREx는 전체 하늘을 지도화했다.

참고

• SPHEREx 업데이트
• 우주과학 관련 보도
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지도 데이터가 수집된 후, SPHEREx 팀은 거대한 전하늘 모자이크를 만들어 데이터를 꿰매 만들었습니다. 이 첫 지도는 SPHEREx가 2년간의 주요 임무 동안 생성할 네 개의 전면 하늘 지도 중 첫 번째에 불과합니다. 나머지 세 지도가 완성되면 네 지도를 모두 합쳐 측정 민감도를 높일 것입니다. SPHEREx 팀은 과학자와 일반 대중이 사용할 수 있도록 관측소의 모든 데이터를 온라인에 공개합니다.

"SPHEREx는 대규모 과학을 전달하는 중형 천체물리학 임무입니다. "대담한 아이디어를 현실로 바꾸고, 그 과정에서 엄청난 발견 가능성을 열어주는 놀라운 사례입니다."라고 캘리포니아에 위치한 NASA 제트 추진 연구소(JPL) 소장 데이브 갤러거가 말했다.

SPHEREx는 가시광선 또는 근적외선 단일 관측 모드에 맞게 설계된 단일 광시야 알루미늄 망원경 기기를 사용하여 하늘을 지도화합니다. 이 기기는 3개의 거울과 6개의 수은 카드뮴 텔루라이드 광검출기 배열을 갖추고 있으며, 구경은 20cm입니다. 이로 인해 SPHEREx는 11도 x 3.5도 시야각을 갖게 됩니다.

별과 은하에서 방출되는 적외선 빛을 통해 본 SPHEREx의 첫 지도. (출처: NASA/JPL-캘텍)

SPHEREx의 여섯 개 광검출기 배열 각각은 17색 그라데이션을 특징으로 한 필터로 코팅되어 있습니다. 여섯 배열 각각이 17개의 파장(또는 '색상')을 커버하기 때문에, 하나의 SPHEREx 지도는 102개의 서로 다른 파장을 통해 볼 수 있습니다. 즉, 하나의 SPHEREx 지도는 102개의 별도 지도로 구성되어 있으며, 과학자들은 102개의 사용 가능한 파장 각각에서 이를 볼 수 있습니다.

앞서 언급했듯이, SPHEREx의 첫 지도에서는 관측소가 102개 파장에서 근적외선 데이터를 수집했으며, 각 파장은 지도 내에서 보이는 우주 천체에 대한 고유한 정보를 제공했습니다. 일부 천체—예를 들어 밀도가 높고 먼지가 많은 별 형성 지역—는 특정 파장에서는 적외선을 방출하고 다른 파장에서는 전혀 방출하지 않아 보이지 않게 만들기 때문에, 넓은 파장이 필요합니다.

"SPHEREx의 초능력은 약 6개월마다 102가지 색상으로 하늘 전체를 포착한다는 점입니다. 짧은 시간에 이렇게 많은 정보를 수집하는 것은 놀라운 양입니다."라고 JPL의 SPHEREx 프로젝트 매니저 베스 파빈스키가 말했습니다.

먼지와 뜨거운 가스에서 방출되는 적외선 빛을 통해 본 SPHEREx의 첫 지도. 먼지는 빨간색으로 보이고, 뜨거운 가스는 파란색으로 보입니다. (출처: NASA/JPL-캘텍)

SPHEREx는 우주의 전체 하늘 지도를 제작한 첫 임무는 아닙니다; 하지만 이 기술은 광학 및 적외선 파장에서 넓은 시야각을 가진 최초의 기술입니다. 다른 적외선 임무들, 특히 제임스 웹 우주 망원경은 SPHEREx와 유사한 파장의 천체를 관측할 수 있지만, 좁은 시야에 의해 심각하게 제한됩니다.

SPHEREx의 지도는 3차원적 특성 때문에 다른 임무에서 제작된 지도와도 다릅니다. 이를 통해 과학자들은 은하까지의 거리와 우주 전반에 걸친 은하의 미묘한 분포 변화를 정확히 측정할 수 있게 될 것입니다. 이 측정들은 우주의 팽창 이론에 도움이 될 것입니다 — 이 사건은 빅뱅 직후 우주가 매우 빠르고 지수적인 속도로 팽창한 사건입니다. 우주 인플레이션은 현대 우주론의 근간이며, 우주의 형태, 크기, 매끄러움 등 많은 특성을 형성합니다.

SPHEREx의 첫 전면 하늘 지도 데이터는 NASA/IPAC 적외선 우주 아카이브를 통해 대중에게 무료로 공개됩니다.

(주요 이미지: SPHEREx의 첫 전면 하늘 지도로, 주로 별, 뜨거운 가스, 먼지에서 방출되는 적외선을 통해 관찰됩니다. 출처: NASA/JPL-캘텍)

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