스페이스 클럽 NASA의 차기 '위대한 천문대'인 로만 우주 망원경이 일요일 발사를 준비 중입니다

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낸시 그레이스 로마 우주 망원경의 아티스트 일러스트. 출처: NASA 고다드 우주비행센터

NASA의 로마 우주 망원경은 원래 정찰 위성을 위해 제작된 기부받은 허블급 거울을 사용해 일요일 발사될 준비를 하고 있으며, 43억 달러 규모의 우주에 대한 새로운 창을 여는 임무를 수행할 예정입니다. 이 임무는 50만 대의 4K TV가 전부 보여주기 위해서는 광각, 초선명한 이미지를 촬영할 것입니다.

다시 말해, 관계자들은 로만의 3억 화소 광각지각 카메라로 촬영된 한 장의 풀 해상도 이미지가 요세미티 국립공원의 엘 카피탄 전체 45개 블록을 커버할 수 있다고 말한다.

그리고 이 데이터를 이전 어떤 NASA 우주선보다도 빠르게 수집할 것입니다. 허블 우주 망원경은 30년간 약 172테라바이트의 데이터를 전송했으며, 로만은 5년 주요 임무 동안 무려 2,500테라바이트의 데이터를 다운링크할 예정입니다.

다시 말해, 로만의 민감한 광시야 카메라와 첨단 검출기는 허블보다 1,000배 빠르게 우주의 광범위한 영역을 스캔하며, 한 달 만에 허블이 한 세기 동안 할 수 있는 만큼의 데이터를 수집할 것이다.

NASA의 로마 우주 망원경을 실은 스페이스X 팔콘 헤비 로켓이 금요일 밤 케네디 우주센터 39A 발사대로 운반되어 발사 준비를 마쳤다. 오른쪽 스트랩온 부스터는 세 번째 비행을 하며, 중앙과 왼쪽 부스터는 첫 비행을 합니다. 이번 비행은 스페이스X 부스터 함대에서 가장 강력한 운용 로켓인 삼중 코어 팔콘 헤비의 13번째 비행이 될 것입니다. 사진: 마이클 케인/스페이스플라이트 나우.

이 데이터 홍수는 "암흑물질, 암흑 에너지, 그리고 우주 자체의 구조"의 본질에 대해 새로운 빛을 제공하며, ... 우리 태양계 밖에 잠재적으로 거주 가능한 행성들의 발견을 발견했다"고 NASA 국장 재러드 아이작만이 말했다. "로만이 지구에 새로운 우주 아틀라스를 제공할 것이다."

NASA 과학 책임자 니키 폭스는 "낸시 그레이스 로만 우주망원경은 강력한 파워하우스입니다. 말 그대로 속도 기계입니다. 우리가 하늘을 스캔하고 방대한 데이터를 전달하며 결과를 반환하는 속도는 전례 없는 속도로 이루어질 것입니다."

길이 42피트, 무게 18,000파운드인 이 망원경은 NASA 최초의 수석 천문학자이자 우주 망원경의 가치를 옹호하며 허블 우주 망원경 개발에 중요한 역할을 한 고 낸시 그레이스 로만의 이름을 따서 명명되었습니다. 그래서 그녀는 종종 '허블의 어머니'로 불립니다.

Spaceflight Now의 생중계는 발사 약 2시간 전부터 시작됩니다.

https://www.youtube.com/live/Ab0UUfVN1w8?si=WLT6dwG2WS4yElbs

이 새로운 망원경은 일요일 오전 7시 26분(동부 표준시)에 케네디 우주센터에서 3코어 SpaceX Falcon Heavy 로켓에 실려 발사될 예정입니다.

이 우주선은 태양에서 약 100만 마일 떨어진 지구 반대편에 위치한 중력 소용돌이 2호 라그랑주 점으로 향하고 있으며, 연료 소모를 최소화하며 그 자리에 머무를 것입니다. 제임스 웹 우주망원경도 같은 이유로 같은 지역에 배치되어 있습니다.

L2의 관점에서 로만은 우주에 퍼져 은하를 하나로 묶고 우주 질량의 대부분을 차지하는 신비한 물질인 암흑 물질의 영향을 연구할 것이다. 이 물질은 은하들을 점점 멀리 떨어뜨리게 하는 공간 팽창의 제동 역할을 한다.

동시에 로만은 우주가 팽창하고 얇아지면서 약 50억 년 전 빅뱅 이후로 존재해 온 혐오적인 힘인 동일하게 신비로운 암흑 에너지의 본질에 대해 통계적으로 유의미한 통찰을 얻기 위해 노력할 것이다. 그 이후로 우주의 팽창은 가속화되고 있습니다.

기밀 정찰 위성을 위해 제작된 로마 우주 망원경의 7.9피트 폭 거울은 원래 프로그램이 취소되면서 국가정찰국(NSO)에서 NASA에 기증되었습니다. 이 망원경은 허블 우주망원경 중심부의 거울과 크기가 같지만, 다른 도수로 연마되어 새 천문대는 똑같이 선명하면서도 훨씬 넓은 시야를 갖게 되었습니다. 이미지: NASA.

로만은 빅뱅 직후 잔재 3도 빛을 연구한 탐사선으로 측정된 초기 우주의 암흑 에너지 강도와, 약간 다른 값을 나타내는 특정 유형의 초신성 관측 사이의 갈등을 해결하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

허블 우주 망원경이 1990년에 발사되었을 때, 빅뱅 탄생부터 현재까지의 우주 나이 추정치는 약 100억 년에서 200억 년 사이였습니다.

허블은 그 팽창 속도, 즉 허블 상수와 빅뱅 이후 경과 시간을 1% 이내의 정확도로 측정할 수 있었다: 138억 년.

하지만 폭발의 잔광인 3도 우주 배경복사를 연구하는 우주선을 이용한 연구자들의 상세한 연구에서는 다른 수치가 나왔다. 이 불일치는 '허블 텐션'으로 알려져 있으며, 우주와 그 진화를 이끄는 힘에 대한 현재의 이해에서 중요한 요소가 빠져 있음을 시사합니다.

"우리는 매우 초기부터 추론된 허블 상수가 현재 우리가 측정하는 허블 상수와 일치하지 않는다는 증거를 보고 있습니다. 이는 이 두 가지를 연결하는 모델이 완전히 정확하지 않을 수 있음을 시사합니다,"라고 프로젝트 과학자 줄리 맥에너리가 말했습니다. "구조가 어떻게 성장하고 진화해야 하는지에 대한 기대에 약간의 긴장감이 있습니다."

이 '약간의 긴장'은 우주와 그 안의 모든 것이 시간에 따라 어떻게 진화해왔는지에 대한 현재의 우주론 표준 모델에 잠재적으로 심각한 결함이 있음을 시사합니다. 어쩌면 암흑 에너지가 생각되는 만큼 일정한 힘이 아니라, 시간이 지나면서 어떤 식으로든 변할 수 있음을 시사할 수도 있습니다.

"우리는 아마도 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 표준 모델을 확인하지 못할 것입니다."라고 맥에너리는 말했다. "우리는 표준 모형이 틀렸다는 것을 입증할 가능성이 매우 높으며, 우리 우주가 실제로 어떻게 작동하는지 알아내는 길을 걷게 될 것입니다. "우주의 근본적인 본질보다 더 좋은 질문을 얻기 어렵다!"

로만의 광시야 카메라는 우주선에 탑재된 두 개의 기기 중 하나입니다. 다른 하나는 변형 가능한 거울이 장착된 첨단 코로나그래프로, 별의 눈부심을 차단하여 궤도 행성의 대기에서 반사되는 훨씬 더 어두운 빛을 감지할 수 있습니다.

로만의 코로나그래프는 지구와 유사한 별을 도는 목성 크기의 행성을 탐지할 것으로 예상됩니다. 반사광을 분석함으로써 연구자들은 그 대기의 원소 구성을 파악할 수 있을 것입니다.

https://youtu.be/0VtD4T9R6ZM?si=5cudjXN9j1vt_ucJ

"우리는 별보다 약 1억 배 더 어두운 외계 행성을 탐지할 수 있을 것으로 생각하며, 그 능력으로 우리는 ... "구름 꼭대기에서 반사된 가시광선을 이용해 근처 별 주위를 도는 목성 쌍둥이 행성"이라고 제트 추진 연구소의 로마 코로나그래프 관측 과학자 바네사 베일리가 말했다. "그럼 그 빛을 이용해 대기 조성을 연구할 수 있어."

지금까지 NASA의 케플러 우주망원경과 같은 소형 기기를 사용해 약 6,200개의 외계 행성이 발견되었습니다. 로만은 18개월간의 관측 기간 동안 10만 개 이상의 외계 행성을 발견할 것으로 예상됩니다.

우주선의 '가동', 기기 보정, 수많은 하위 시스템 테스트까지 3개월에서 4개월이 걸리며, 과학 작업이 본격적으로 시작될 수 있습니다.

태양광으로 작동하는 로만은 7.9피트 폭의 410파운드 주거울을 중심으로 만들어졌으며, 이 거울은 국가정찰국(NSO)이 NASA에 기증한 두 개 중 하나다. 이 기관은 미국의 고급 정찰 위성을 관리하는 비밀 기관이다.

이 거울들은 허블과 같은 크기로, 나중에 취소된 기밀 프로젝트를 위해 제작되었습니다. 하지만 두 사람 모두 거의 완벽한 도수에 가까워져서 깊은 우주가 아닌 지구를 내려다보고 집중할 수 있었다.

https://youtu.be/2mnBAxXau2Y?si=SbvXJ8JLqs00l5fD\

NASA는 두 번째 거울을 활용할 계획이나 자금이 없으며, 대신 단일 '대표' 천문대 건설에 집중하고 있습니다.

기증된 거울의 곡률, 매끄러움, 광택은 원하는 천문 도수를 보장하기 위해 수정되어야 했고, 망원경의 트러스와 기타 부품도 라그랑주 점 2의 초저온을 견딜 수 있도록 변경해야 했다.

"우리 엔지니어링 팀은 고도로 보정된 광학 시스템을 포함한 잘 검증된 부품 세트를 받았기 때문에 그렇게 생각하는 것 같습니다,"라고 프로젝트 매니저 재키 타운센드는 말했습니다. "하지만 우리는 정말로 다시 시작해서 우리 방식대로 만들어야 했어요."

결국 프로젝트는 예정보다 앞서 예산 이하로 진행되었습니다. 하지만 사실상 '무료'인 주경이 있더라도, 망원경은 5년간의 주요 임무를 위해 건설, 발사, 운영하는 데 약 43억 달러의 납세자가 들 것이다.

로만의 5년 임무 기간 동안 세 차례의 '핵심' 조사가 계획되어 있습니다.

고위도 광역 조사는 은하수 평면에서 넓은 하늘을 바라보는 넓은 영역, 즉 전체 하늘의 12%에 집중하며, 은하 원반을 표시하는 별 구름과 먼지를 가리지 않습니다. 목표는 10억 개 이상의 은하 분포를 기록하는 것입니다.

로만의 주 거울에서 나오는 빛은 여기 보이는 적외선 초점면 검출기에 도달하기 전에 두 개의 다른 거울에서 반사됩니다. 이 탐지기는 로만에게 사실상 3억 화소 적외선 카메라를 제공한다. 이미지: NASA.

520일간 수집된 이 데이터는 연구자들이 암흑 물질과 에너지가 우주 시간에 걸쳐 어떻게 결합해 우주 구조의 진화를 이끌어왔는지 더 잘 이해하는 데 도움을 줄 것입니다.

고위도 시역 조사는 2년에 걸쳐 180일간의 관측이 필요합니다. 망원경은 90개의 보름달 영역에서 같은 지역을 반복적으로 촬영하여 초신성 폭발부터 별이 블랙홀에 떨어질 때 방출되는 방사선에 이르기까지 단기간의 사건을 촬영하는 영상을 제작합니다.

맥에너리는 이러한 일시적인 사건들을 "밤에 우르릉거리는 것들"이라고 묘사했다.

은하 융기 시간 영역 조사는 은하수의 중심부, 즉 별, 가스, 먼지가 모여 있는 중심부에 초점을 맞출 예정이며, 이곳에서 초질량 블랙홀이 인근 별들의 궤적에 영향을 미칩니다.

8.5개의 채워진 위성에 걸쳐 영상을 촬영하며, 로만은 수억 개의 별을 관찰하고 '마이크로렌즈ing'의 징후를 찾아 수만 개의 외계 행성을 발견할 것으로 기대됩니다. 마이크로렌즈는 배경별의 빛이 중력에 의해 증폭되거나 증폭되는 현상입니다.

고(故) 낸시 그레이스 로만은 NASA 초대 수석 천문학자로서 우주 망원경의 가치를 오랜 경력 동안 옹호했습니다. 그녀는 고다드 우주비행센터에서 천문대가 조립되는 동안 제임스 웹 우주망원경의 주거울 앞에 서 있는 모습이다. 2018년에 사망한 로만은 허블 우주 망원경의 '어머니'로 애정 어린 기억을 전하고 있습니다. 로마 우주 망원경은 그녀의 이름을 따서 명명되었다. 이미지: NASA.

임무 관리자들은 로만의 세 가지 핵심 조사에서 다루지 않은 '일반 천체물리학' 주제도 포함할 여지를 남겨두었습니다. 첫 번째 프로그램인 은하 평면 조사는 은하수의 원반을 한쪽에서 다른 쪽으로 관측하며 3,455개의 보름달 영역을 관측할 것입니다.

약 200억 개의 별이 도중에 지도화되어 은하와 그 구조를 가장 완벽하게 포착할 수 있습니다.

"로만에 대해 가장 기대되는 점은 발견 가능성입니다,"라고 맥에너리는 말했다. "20억 개의 은하가 있으면, 백만 분의 일 정도의 천체가 2,000개나 될 거야. 우리는 시간에 따라 하늘의 일부를 섬세하게 탐험할 예정입니다. 밤에 들리는 새로운 것들을 발견할 거야.

"저는 로만의 가장 흥미로운 과학 결과가 우리가 예측할 수 없었던 놀라움이 되길 매우 희망하고 실제로 기대하고 있습니다. 그리고 이것이 앞으로 임무들이 다루어야 할 더 깊은 질문들의 무대를 마련할 것입니다."

스페이스 클럽(Space Club)