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03.19 (화)

[허블의 업적]②우주의 팽창 속도는 빨라지고 있다

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27년 동안 우주의 신비 촬영하고 있는 허블우주망원경의 업적

아시아경제

허블우주망원경(사진제공=NASA)

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허블우주망원경의 업적은 우주가 팽창하고 있다는 것을 최초로 발견한 천문학자 에드윈 허블 못지않다. 허블망원경은 550㎞ 상공에서 27년 동안 우주의 신비를 촬영하고 있다. 1990년 4월24일 미국 항공우주국(NASA)은 디스커버리호에 이 망원경을 실어 우주로 보냈다. 허블망원경은 다음날 지구궤도에 오른 것이 확인됐다.

이 우주망원경의 렌즈 직경은 2.4m로, 지상의 직경 10m 렌즈 망원경보다도 선명하게 우주를 볼 수 있었고 최대 10억 광년(빛이 10억년 가는 거리)까지 관측 가능했다. 지금까지 지구로 보내온 사진만도 150만장 이상이다. 이를 바탕으로 학자들이 발표한 논문은 1만2000건이 넘는 것으로 알려졌다.

당초 과학자들이 예상한 수명은 15년이었지만 허블망원경은 계속해서 수명을 연장해 어느덧 27살이 됐다. 하지만 이제 퇴역을 준비하고 있다. 2019년 초 발사되는 제임스웹우주망원경이 허블의 바통을 이어받게 된다. 허블망원경은 회수돼 스미소니언박물관에 보존될 예정이다. 27년 동안 허블망원경이 포착한 우주의 신비 다섯 가지를 추려봤다.

◆우주의 팽창속도 증가 = 허블망원경은 1998년 우주의 팽창 속도가 점점 빨라지고 있다는 것을 발견했다. 기존에는 우주의 팽창이 점점 느려질 것으로 여겨졌다. 하지만 우주가 시간이 지날수록 그 크기가 더 빠르게 커지는 가속 팽창을 하고 있다는 것을 포착한 것이다. 멀리 있는 초신성을 따로 관측해 얻은 결과였다.

◆우주의 나이는 138억년 = 우주의 나이를 추정하는 범위도 좁혔다. 기존에 천문학자들은 우주의 나이를 100억년에서 200억년 사이일 것으로만 봤다. 허블망원경이 밝힌 우주의 나이는 138억년이었다. 우주의 팽창률을 나타내는 허블상수를 규명했기에 가능한 것이었다. 허블상수의 역수는 우주의 나이에 비례한다고 한다.

◆블랙홀 = 허블망원경은 기존에 이론으로만 알고 있던 블랙홀도 포착해냈다. 은하의 중심부에는 태양 질량의 수억 배에 달하는 초중량 블랙홀이 존재해 은하의 물질을 빨아들이며 은하의 탄생과 진화에 결정적인 영향을 미친다는 것을 보여준 것이다.

◆외계 행성 관측 = 허블망원경은 태양계 밖의 행성을 관측해 생명체의 흔적을 찾는 일도 했다. 외계행성인 '포말하우트B'의 가시광선 영상 관측에 성공했고, 외계행성 'HD209458B'를 분광 관측해 수소뿐 아니라 탄소, 산소, 나트륨 등이 있다는 것도 알아냈다. 허블망원경을 통해 물이나 메탄의 존재가 확인된 외계 행성도 있다.

◆인류가 볼 수 있는 가장 먼 우주 = 인류가 볼 수 있는 가장 먼 우주를 촬영하는 데도 성공했다. 이를 '허블 딥 필드'라고 한다. 허블 딥 필드는 저 멀리 보이는 우주에 수천 개의 은하가 존재하고 우주 초기에 만들어진 은하는 일반적으로 알려진 은하보다 크기가 작고 모양도 불규칙한 것이 많다는 사실을 보여줬다. 이는 은하 생성 과정을 이해하는 데 중요한 단초가 됐다. 이후 1만개의 은하를 포착한 허블 울트라 딥 필드가 촬영되기도 했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr
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