우주는 얼마나 밝을까?…탐사선 뉴허라이즌스가 밝힌 답 [아하! 우주]

[서울신문 나우뉴스]

탐사 중인 뉴허라이즌스호의 그래픽 이미지

미 항공우주국(NASA)의 명왕성 탐사선 뉴허라이즌스호는 2006년 발사 후 9년 만인 2015년에 명왕성에 도달했다. 뉴허라이즌스호의 탐사 시간은 짧았지만, 명왕성의 모습을 생생하게 파악해 인류에게 오랜 세월 수수께끼였던 태양계 외곽 얼음 천체의 실체를 아는 데 큰 도움이 됐다.

하지만 뉴허라이즌스호의 탐사는 여기서 끝난 것이 아니었다. 뉴허라이즌스호의 에너지원인 원자력 전지(RTG)는 수십 년간 작동이 가능하기 때문에 NASA는 이 탐사선에 연장 임무를 부여했다. 그리고 2019년에는 사상 최초로 카이퍼 벨트 소행성인 아로코트(Arrokoth)를 관측해 지구로 정보를 전송했다.

이후 뉴허라이즌스호는 새로운 천체와 만나지는 못했지만, 선배인 보이저 1, 2호처럼 태양계 외곽 환경 탐사 임무를 맡으면서 발사 후 18년이 지난 지금까지 현역으로 활동하고 있다. 그리고 계속해서 새로운 과학적 발견을 이뤄내고 있다. 최근 우주망원경 과학연구소 마크 포스트만이 이끄는 과학자들은 뉴허라이즌스를 통해 우주가 얼마나 어두운지 밝혀냈다. 엉뚱한 이야기 같지만, 사실 우주가 얼마나 어두운지는 과학자들 사이에서 오랜 논쟁거리였다.

우주가 얼마나 어두운지라는 질문은 바꿔 말하면 우주에 빛이 얼마나 있는가 하는 질문과 같다. 우주에 있는 모든 가시광 영역의 빛을 합친 값을 우주 광학 배경복사(cosmic optical background, COB)라고 하는데, 과학자들은 이를 정확히 측정하는 데 애를 먹어왔다. 지구와 우주에 있는 망원경 모두 태양에 가까운 위치에 있어 태양의 강력한 빛을 차단하기 어렵고 태양계에 있는 먼지와 가스 때문에 빛이 산란하는 현상이 일어나 우주의 밝기를 정확히 측정하기 힘들기 때문이다.

카이퍼 벨트 소행성인 아로코트를 탐사 중인 뉴허라이즌스호. NASA

이 문제는 허블우주망원경이나 제임스웹우주망원경 같은 강력한 망원경이 등장해도 위치상 극복하기 힘든 문제였다. 연구팀은 뉴허라이즌스호에 메인 카메라인 로리(Long Range Reconnaissance Imager, LORRI)가 이 문제에 대한 해답을 제시할 수 있다고 보고 연구를 진행했다. 로리는 매우 희미한 햇빛을 받는 명왕성과 그 위성을 관측하기 위해 태양광 다른 빛을 차단하는 차단막을 지니고 있다. 그리고 연구 당시 태양에서 73억km 이상 떨어져 있어 태양광과 먼지, 가스에 의한 간섭을 피할 수 있다.

관측 결과 연구팀은 우주에 있는 빛이 대부분 은하에서 나온다는 사실을 확인했다. 바꿔 말하면 은하에서 나오는 빛 이외에 우리가 모르는 빛을 내는 천체가 없다는 의미로 현재의 우주론을 수정할 필요가 없다는 이야기가 된다. 당연한 결과처럼 들릴지 모르지만, 이렇게 당연해 보이는 것도 실제 관측을 통해 검증하기 전까지는 과학적 사실이 될 수 있다는 점을 생각하면 매우 중요한 결과다.

뉴허라이즌스호는 이미 목표 이상의 과학적 성과를 거뒀다. 그리고 이번 연구처럼 계속해서 새로운 과학적 성과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다. 명왕성을 지난 지 이미 9년의 세월이 흘렀지만, 뉴허라이즌스호는 지금도 새로운 과학의 지평선을 향해 항해하고 있다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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