​새로운 눈으로 보는 우주 : 스피어엑스(SPHEREx)가 가져올 적외선 혁명

[박원서]

​새로운 눈으로 보는 우주 : 

스피어엑스(SPHEREx)가 가져올 적외선 혁명

새로운 눈으로 보는 우주

: 스피어엑스(SPHEREx)가 가져올 적외선 혁명

©Getty Images

 스피어엑스(SPHEREx)는 "혁신적인 설계를 가진 

소규모 우주 망원경"으로 평가되며, 우리 은하의

 역사에서 가장 근본적인 순간을 탐구할 준비를 하고 있다.

 물론 우리 지구인들의 관점에서 말이다. 

스피어엑스는 빅뱅 직후 첫 몇 분의 1초 동안의 

흔적을 찾을 것이다. 접시 크기의 거울을 장착한 

이 적외선 망원경은 과학자들에 따르면 

약 4억 5천만 개의 은하를 조사할 수 있다고 한다. 

이 새로운 기술은 광범위한 3D 지도를 제작할 수도 있다. 

망원경이 제공할 데이터는 혁명적일 것이다.

이 갤러리에서 확인해 보자.

어떻게

©NL Beeld

"우주는 어떻게 여기까지 오게 되었을까?" 

나사 본부 천체물리학 부서장 대행인 

숀 도마갈-골드만에 따르면 

4억 8,800만 달러 규모의 망원경인 

스피어엑스가 답하고자 하는 질문이다.

지구 저궤도

©Getty Images

망원경은 약 2년 동안 지구 저궤도를 돌며 

450개의 특별한 은하를 탐사할 예정이다.

200개의 보름달이 보일만큼 넓은 시야

©Getty Images

2025년 3월에 발사된 이 망원경은 약 6개월 동안

 200개의 보름달에 해당하는 넓은 시야를 포착하며 

하늘 전체를 관측할 예정이다.

적외선

©Shutterstock

망원경은 은하를 지도화하고 

적외선으로 은하의 색을 기록하며,

이는 약 102개의 적외선에 해당한다.

 이를 통해 과학자들은 

은하의 거리를 계산할 수 있다.

적색편이

©Getty Images

이는 우주의 팽창으로 인해 

더 먼 거리에 있는 물체의 빛이

 '다시 이동'하기 때문다.

먼지와 가스를 꿰뚫어 보다

©Getty Images

적외선 장비는 우주에서 매우 이상적이다. 

왜냐하면 먼지와 가스층을 통과하여 우주에서

 가장 오래된 은하들을 엿볼 수 있기 때문이다

가려진 광경

©Getty Images

적외선 기술이 없다면 먼지와 가스로 인해 

이 별들과 은하의 시야가 가려진다. 

흥미롭게도 적외선 범위의 색은 

인간에게 보이지 않는다.

거울

©NL Beeld

스피어엑스에 장착된 거울은 선형 가변 필터를 통해 

넓은 시야에서 빛을 모아 망원경이 하늘의 덩어리를

 한 번에 관측할 수 있게 해준다.

광자 방패

©NL Beeld

동시에, 세 개의 광자 방패는

 망원경을 차갑게 유지한다.

 망원경을 저온으로 유지하면 

적외선 신호에 대한 민감도가 유지된다.

분광학

©Shutterstock

과학자들은 별에서 나오는 적외선을 

다양한 색으로 나누는 

분광학이라는 기법을 사용한다.

프리즘

©Getty Images

이 기술은 햇빛이 프리즘에 닿아 

가시광선으로 분리되는 방식으로

 비유할 수 있다

스펙트럼

©Getty Images

그렇게 함으로써 관찰할 수 있는 스펙트럼은

 물체의 구성과 움직임 등 다양한 특성에 대해

 많은 것을 알려준다.

분광기 사용

©Shutterstock

분광기는 3차원으로 하늘을 조사하고 

수억 개의 은하의 특성을 측정하는 데

 사용될 것이다

은하는 어떻게 형성되었나?

©Getty Images

이러한 전향적 관측은 은하가 어떻게 

형성되는지 중요한 정보를 제공한다. 

또한 은하수에 유기물이 어떻게 

존재하게 되었는지도 파악할 수 있다.

유기물

©Getty Images

물과 같은 유기물의 기원 규명은 

지구상의 생명체가 어떻게 발전했는지, 

그리고 은하계의 다른 지역에서도 생명체를 

찾을 수 있는지에 대한 중요한 단서를 제공한다.

광학 설계

©NL Beeld

나사의 제트 추진 연구소는 이 목표 때문에 

연구 및 설계 팀이 "광학 설계"에 어려움을

 겪고 있다고 지적했다.

혁신적인 디자인

©NL Beeld

실제로 팀은 빅뱅의 흔적을 찾을 수 있는

 혁신적인 디자인을 고안했다.

여파

©Getty Images

사실, 스피어엑스는 빅뱅 이후의 

"아주 작은 첫 순간"에 무슨 일이 일어났는지

 명확히 밝히기 위해 노력할 것이다.

접시 크기 거울

©NL Beeld

스피어엑스는 접시 크기의 거울을 고정하는

 적외선 망원경으로 구성되어 있다. 

이 작지만 강력한 조각을 통해 나사는 

은하 진화에 대해 더 많이 이해하고자 한다.

은하의 화학적 성질

©Getty Images

그들이 가장 기대하는 것은 

은하의 화학적 구성을 이해하는 것이지만,

 "우주 팽창"의 증거 식별 또한 희망하고 있다.

우주 인플레이션

©Getty Images

우주 팽창(Cosmic inflation)은

"우주가 처음으로  1조분의 1초 동안에

1조배씩 거듭 팽창한 현상"을 의미한다.

이론

©Shutterstock

1970년대로 거슬러 올라가는 이론에 따르면 

우주는 "빅뱅 이후 1초 만에 놀라운 1조 배의 

팽창을 경험했다"고 한다.

거대 구조의 형성

©Shutterstock

이 이론은 우주가 기하학적으로 대체로 

평탄한 이유를 설명하는 데 사용된다. 

또한 과학자들이 우주의 거대한 구조들이 

어떻게 형성되었는지를 설명하기 위해 

활용한 이론이기도 하다.

균일성

©Shutterstock

우주의 평탄한 균일성은 우주가 극도로 빠르게 

팽창한 시기를 겪었다는 가정하에만 이해된다

곡률의 확장

©Shutterstock

이 팽창은 바로 직후에 느려졌으며, 

우주를 "초기 균일 상태"로 유지시킨 다음,

 모든 곡률이 그에 따라 늘어나도록 만들었다.

이론의 검증과 정확한 정의

©NL Beeld

하지만 우주 팽창에 대한 이론은 이 외에도 많다. 

과학자들은 스피어엑스를 통해 나올 것으로 기대되는

 데이터를 사용하여 이러한 이론들을 검증하고,

 어느 이론이 정확한지 명확히 정의할 수 있기를 희망한다.

동반 위성

©NL Beeld

원뿔 모양의 장치를 가진 스피어엑스는

 단독으로 발사되지 않는다. 

나사는 동시에 여행 가방 크기 정도의

 위성 4개를 배치할 예정이다.

스페이스엑스 팔콘 9

©Getty Images

동반된 위성들은 스페이스엑스 팔콘 9 로켓 위에서

 태양을 연구하는 별도의 임무를 위해 발사될 것이다.

시간이 말해줄 것이다

©Getty Images

스피어엑스가 수십 년 동안 과학자들의 

관심을 끌었던 물리학 문제를 

발전시키기 위한 통찰력을 제공할 수 있을까?

 시간이 지나면 알게 될 것이다.

출처: 

(NBC) 

(Science)