블랙홀 너를 보다
[스페이스 WITH YOU] 제임스웹우주망원경 시대 온다
은하 ‘NGC 4151’. 중심부에 태양 질량의 4000만배 이르는 초대형 블랙홀이 있다.[사진제공=NASA]당신의 무게는 어느 정도입니까. 몸무게를 묻는 게 아닙니다. 당신이 지금 살아가는 세상, 주변에 있는 곳에서 어느 정도 존재감이 있느냐는 물음입니다. 우주 모든 생명체는 그 무게가 있습니다. 무한히 가볍지도, 끝없이 무겁지도 않습니다. 깃털처럼 가벼운 존재라도 상대적으로 누군가에게는 무거운 존재가 됩니다. 자신 스스로 가볍다고 생각하십니까. 주변의 그 누구에게도 존재감이 없다고 판단하십니까. 전혀 그렇지 않습니다. 당신을 알고 있는 누군가는 당신의 무게를 두고 값어치조차 따지지 않을 정도로 소중히 여깁니다. 당신은 이 우주에서 살아있는 존재이기 때문입니다. 우주만물과 호흡하는 생명체이기 때문입니다.
블랙홀
너의 무게는?
우주 비밀을 푸는 실마리 중 하나로 우주과학 분야에서는 ‘블랙홀(Black Hole)’을 꼽습니다. 중력이 상상하는 것 이상으로 강력해 모든 것을 빨아들이는 존재로 설명됩니다. 중력이 얼마나 세면 빛조차 블랙홀에서는 빠져나오지 못합니다. 블랙홀의 무게를 재는 방법은 무엇일까요.
우선 하나의 은하부터 살펴보겠습니다. ‘NGC 4151’ 은하입니다. 초음에 천문학자 등 우주과학자들은 ‘NGC 4151'을 평범한 나선 은하로 파악됐습니다. 이 은하의 중앙을 자세히 살펴본 결과 매우 밝은 얼룩을 발견할 수 있습니다. 이 빛의 지점에 초대형 블랙홀이 있습니다. 그 무게가 무려 우리 태양의 4000만 배에 이릅니다. 태양의 4000만 배라는 게 어느 정도 무게인지 상상조차 할 수 없을 지경입니다.
제임스웹 시대
블랙홀 보다
지금까지 허블과 케플러우주망원경 등이 블랙홀 등 우주를 탐사하는 주요 기구였습니다. 조만간 더 정확하고 더 넓은 우주를 볼 수 있는 망원경이 발사됩니다. 원래 올해 발사될 예정이었는데 기술적 문제로 연기된 우주망원경입니다. 내년 초에 제임스웹우주망원경(이하 제임스웹)이 발사됩니다. 천문학자들은 제임스웹을 이용하면 블랙홀의 질량을 정확하게 측정할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 블랙홀은 어떻게 주변 물질을 빨아들이고 주변 은하에 영향을 미치는지에 따라 질량이 결정됩니다. 은하는 초거대질량의 블랙홀을 그 중심부에 대부분 가지고 있습니다.
미스티 벤츠(Misty Bentz) 조지아주립대학 교수는 천체물리학계의 몇 가지 중요한 질문을 이렇게 정리했습니다.
“첫째, 시간이 지나면서 은하 중앙의 블랙홀은 어떻게 성장하는가?”
“둘째, 은하 자체는 시간이 흐르면서 또 어떻게 성장하는가?”
“셋째, 은하들은 서로서로 어떤 영향을 끼치는가?”
제임스웹우주망원경.[사진제공=NASA]아시다시피 우리 은하수는 지금 이웃 은하인 안드로메다와 점점 가까워지고 있습니다. 언젠가는 두 은하는 합병될 가능성이 큽니다. 은하도 태어나고, 성장하고, 소멸하는 과정을 거칩니다. 별도 마찬가지입니다. 태양은 약 50억 년 정도 됐는데 앞으로 50억 년이 지나면 폭발할 것으로 예상됩니다. 별도 출생, 성장, 소멸합니다. 우리 인간은 말할 것도 없습니다.
우주 비밀 찾는다
이런 망원경 없었다
미스티 벤츠 교수는 “제임스웹 프로젝트는 이 같은 천체물리학계의 주요 질문에 대한 답을 찾기 위한 시작”이라고 강조했습니다.
초대형 블랙홀의 무게를 측정할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다. 그중 하나는 은하 핵의 별들 움직임을 측정하는 것입니다. 블랙홀이 무거우면 무거울수록 근처의 별들은 더 빠르게 움직입니다. 이는 중력의 영향 때문이죠.
벤츠 교수는 “제임스웹은 아름다우면서 날카로운 거울과 눈을 가지고 있다”며 “가장 밝게 빛나는 은하 중심에 더 가깝게 접근할 수 있는 길을 제시할 것”이라고 자신했습니다. 제임스웹은 이미지와 스펙트럼을 동시에 캡처하기 위해 ‘통합 필드 장치(Integral Field Unit)’라고 부르는 혁신 장비를 이용합니다.
제임스웹은 지금까지 지구에서 만들어진 우주망원경 중 가장 크고 가장 강력한 장치입니다. 제임스웹의 거울 한 개 크기는 약 1.3m 정도. 18개 거울을 장착한 제임스웹의 지름은 6.5m에 이릅니다.
제임스웹은 세계 최대의 적외선 망원경입니다. 성운 등을 뚫고 들어가 성분을 파악할 수 있습니다. 태양계 신비는 물론 초기 우주의 비밀, 별의 탄생까지 구체적으로 살펴볼 수 있을 것으로 기대됩니다.
제임스웹 프로젝트에는 NASA뿐 아니라 유럽우주기구(ESA), 캐나다우주기구(CSA) 등이 함께 하고 있습니다. 블랙홀, 빅뱅, 별의 탄생 등 지금까지 신비에 싸여 있는 우주 비밀이 풀릴 수 있을 것인지. 내년이 기대됩니다.
우주를 보는 새로운 눈
*표지 사진은 국제우주정거장에서 본 은하수입니다. [사진제공=NASA]