[마스터의 세계 - 이명현의 별별 천문학](35)천문학의 필수장비 망원경은 ‘미래로 가는 타입니다머신’ 볼께요

망원경이 가리키는 것

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천문학 연구용 망원경의 건설은 족히 20여년이 걸릴 정도로 긴 시간을 필요로 한다. 그래서 차세대 망원경은 천문학의 연구 흐름과 전망을 가늠하는 계기가 된다. ​ 한정이 공사비 0퍼센트 정도 부담하고 동참한 거대 마젤란 망원경(Giant Magellan Telescope)는 칠레 라스 캄파자 라싱에 건설 중인 차세대 망원경입니다( 큰 사진). ​ GMT의 쥬교은(주로 거울)은 지름이 25.4m에 이르고 지름이 각 8.4m인 거울 7장을 벌집 모양으로 연결하여 작성한다( 작은 사진). 기존의 허블 우주 망원경보다 해상도가 한 0배나 높다. [GMT 홈페이지 캡처/국한천문연구원 제공]천문학자의 수입과 전망은 어떨까, 망원경의 작법은 이것도 가르쳐 준다 - 국한지분 있는 '마젤란 프로젝트', 많은 일자리가 생겨나지 않을까 - 학생아, 천문학에 관심을... 학생들 앞에서 강연을 하면 천문학의 전망에 대한 질문을 많이 받는다. 아직 학생이에요. 따라서 깊이 있는 학문적 쟁점에 대한 질문은 많지 않다. 시대가 촉박하다 보니 주로 천문학을 공부해도 먹고살 수 있을지가 많은 학생들의 관심사다. 천문학자의 월급이 얼마인지 구체적으로 묻기도 한다. 그러면 자신은 가장 이미지로 인터넷에서 우리 자신의 출연연구소 연구원들의 연봉을 공개한 사이트가 있으니 찾아가 천문학 관련 연구소의 항목을 알아보라는 현실적인 조언을 한다.내가 그들에게 들려줄 이 이야기는, 현재 건설중이며, 기획중의 망원경에 대한 이 이야기다. 엉뚱한 대답 같지만 실은 나름대로 고민 끝에 준비한 꽤 자신 있는 이 얘기다. 천문학에서 연구용으로 쓰이는 망원경은 주로 인공적인 빛의 영향이 적고 건조하고 맑은 날이 많은 땅에 세워진다. 하와이의 마누아케어 땅은 칠레의 산꼭대기가 망원경이 세워지는 정석이었다 앞서 언급한 조건을 갖춘 지면이기 때문이었다. 조건이 갖추어진 땅에는 또 다른 망원경이 세워져 여러 대의 망원경이 모이는 장소가 되기도 한다. 기반시설이 먼저 갖춰진 곳인 데다 날씨 등 환경 여건에 대한 검증도 마쳐 매력적일 수밖에 없다. 전파망원경의 경우는 가시광선의 영향보다는 전파간섭 같은 사건이 해결되는 곳에 건설된다. 결예기의 오지로 가는 길을 택하게 된다. 지구 표면에서 관측하기는 어렵지만 불가능한 파장 영역의 빛을 관측하기 위해서는 우주공간에 망원경을 장착한 인공위성을 띄우기도 한다. 우주 망원경이라고 부른다. 적외선 영역을 관측하면 적외선 우주망원경, 자외선 영역을 관측하면 자외선 우주망원경이라고 부른다. 망원경은 천문학 연구의 필수 장비다.연구 결과를 발표할 수 있는 망원경을 건설하는 것은 어려움이 많다. 장소도 중요하지만 건설까지 짧지 않은 시간이 걸린다. ​ 건설하게만 어떻게 일 0년 이상의 시각이 필요하다. ​ 기획하고 건설 비용을 마련하는 작업에 걸리는 방법까지 생각하면 어지간하구 쟈싱의 망원경이 만들어질 때까지 20년은 족히 걸린다. 이처럼 시간이 걸린다는 점이 내가 천문학의 전망에 대해 묻는 학생들에게 답할 수 있는 열쇠를 갖고 있다. 일 0년부터 20년이 걸리는 망원경 건설 사업을 하면 그 기간 동안 이 프로젝트에 필요한 사람이 있다는 것이었다 천문학자도 필요하다. 망원경 자체를 만드는 천문학자나 엔지니어가 필요할 것이다 망원경에 설치할 관측 장비를 만드는 사람들도 필요할 것이다 시각이 조금 느려지므로, 신형 망원경을 사용해 실제로 관측하고, 관측한 자료를 분석할 수 있는 연구자가 필요할 것이다 따라서 망원경 건설 계획이 세워지고, 그 당시부터 망원경이 완성되기까지, 또 완성된 후 운영하는 데 필요한 인력의 규모가 어느 정도 파악된다. 천문학과 관련된 작업의 규모는 망원경의 건설 계획과 함께 알려진 것이었다 이보다 더 구체적인 고용 전망이 어디에 있을까. ​ ​ 망원경은 필요에 의해서 만들어 2년 담장 발사'제이 다스 웹'은 은하 형성 관측이 목적이지만, 외계 생명체를 찾는 학자들에는 행성 대기 분석 현실성 제기도 ​ ​ 그래서 쟈싱눙 학생들이 걱정에 찬 표정으로 천문학 분야의 고용 전망에 대해서 묻자 현재 우리 나라 신라가 관여하고 건설 중인 망원경 이이에키을 하기도 한다. 사실에 의거하여 그 진행상황을 시각순으로 알린다. ​ 특히 우리 나라 신라의 지분이 공사비 0%정도의 약 한 000억원이 투입되는 거대 마젤란 망원경(Giant Magellan Telescope)이이에키을 많이 한다. ​ 2023년에 한번째 시험 관측을 목표로 건설 중이었다 물론 이런 대형 프로젝트는 항상 공사기간이 길어지고 자기중심이라는 점을 염두에 두었어야했다. 우리 자신이 참여하는 분야가 정해져 있기 때문에 필요한 인력의 규모나 작업의 예상도 이미 정해져 있다. 앞으로 몇 년간 천문학 관련 인력 규모를 구체적으로 보여주는 지표가 될 것이다. ​ 이 망원경이 완성되면 우리 나라 신라는 전체 관측 시각의 것 0%를 사용하게 된다. 관측하고 분석할 천문학자가 필요한 것은 당연했다 이보다 더 구체적인 미래 일자리 전망이 또 있을까. 망원경 건설에 걸리는 시간이 길다는 사실이 한편 미래 고용 수요를 구체적으로 알려주는 역할을 한다는 점은 매우 자신한다. 거대 마젤란 망원경을 예로 들었지만, 우리가 참여하고 있는 다른 망원경 프로젝트까지 고려하면 인적 수요 면에서 우리 자신의 천문학 전망은 상당히 구체적으로 예측할 수 있을 것이다. 일을 걱정하는 학생들에게 망원경 건설 이야기를 들려주는 것은 전혀 엉뚱한 얘기가 아니라는 얘기였다.기획하고 있거나 건설 중인 망원경을 보면 인적 수요에 대한 정보도 얻을 수 있지만 현재 풀리지 않은 천문학적인 사건이 언제 해결될지 가늠하는 데도 도움이 된다. 새로운 망원경을 만들려고 할 때, 아마 제일 먼저 해야 할 일은 천문학자들이 모여서 왜 새로운 망원경을 만들어야 하는지, 타당한 이유를 제시하는 것이었다 세계 각지에서 운영 중인 많은 지상 망원경과 우주 공간에서 관측이 임무를 수행하고 있는 우주 망원경이 있음에도 불구하고 왜 또,각국 국민이 낸 세금을 사용해 새로운 망원경을 건설해야 하는지 명확하고 설득력 있게 예기할 수 있어야 한다. 간가령이라는 정치적 이유나 다른 이유가 있더라도 가장 중요한 요소는 천문학적인 필요성일 것이다 현재 존재하는 망원경으로는 해결할 수 없는 사건을 해결할 수 있어야 새 망원경의 존재 이유를 설명할 수 있을 것이었다 새 망원경은 이런 논란을 극복하고 의미를 부여받는 과정을 거친 뒤 건설된다. 이 이야기를 다시 정리하면 해결하려고 하는 여러 갈래에 걸친 것이었다

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202한년 발사 예정인 지에이프니 다스의 웹 우주 망원경의 개념도. 이 우주 망원경은 우주 발생 초기의 모습을 밝히기 위해 적외선 영역을 관측합니다.[NASA 홈페이지]통상 이런 일은 그 망원경이 건설된 후 망원경을 운영하는 천문대나 기관에서 핵심 프로젝트라는 이름을 붙인 관측 프로젝트를 수행함으로써 해결됩니다. 허블우주망원경을 쏘아 올려 우주의 나이를 결정하는 데 핵심적인 역할을 하는 허블정수를 정하는 관측 프로그램을 이 망원경의 핵심 프로젝트 중 하나로 설정한 것이 좋은 예가 될 것입니다. 결실용 허블망원경 관측 덕분에 천문학자들은 오랫동안 초점이었던 허블상수의 오차범위를 획기적으로 좁힐 수 있었다. 물론 예상치 못한 결과가 나오기도 합니다. 허블 딥필드 프로젝트는 많은 천문학자의 예상과 달리 빈 공간처럼 보이는 어두운 하상이 그러했듯이 수많은 은하가 존재합니다. 이러한 예상 밖의 관측 결과는 우주론의 핵심적인 질문과 그에 대한 모범답안을 바꾸는 역할을 했습니다. 의미 밖의 결과를 덤으로 주기도 하지만 새로운 망원경을 기획하고 건설할 때는 이미 스토리했듯이 당시 망원경으로 풀기 어려운 난제를 해결하려는 의지를 보인다. 내가 알고 싶은 답을 정하고 그 답을 찾기 위해서 필요하고 적절한 장치를 만드는 것입니다. 이 내용은 예측대로 망원경의 건설이 진행되면 우리는 어느 시점에서 난제의 답을 얻는다는 것입니다. 다시 내용을 보시면, 망원경의 기획과 건설과정을 살펴보면 천문학적인 쟁점의 해결시점으로 어느 정도 예측이 가능하다는 내용입니다. 인적 수요 전망과 함께 해결될 천문학적인 과제에 대한 예측도 할 수 있다는 내용입니다. 그런 의미에서 현재 건설 중이거나 기획 중인 망원경을 잘 관찰하는 것이 중요하다. 가까운 미래를 미리 볼 수 있기 때문입니다. 그리고 보통 어떤 망원경이 완성되면 현재 잘 모르는 이런 문제가 해결된다는 내용을 천문학자는 습관처럼 합니다. 망원경을 운영하는 천문대나 연구소의 핵심 프로젝트를 보면 좀 더 구체적으로 가까운 미래의 천문학 전망을 엿볼 수 있다.추진중인망원경계획은-천문학의미래를알려주고의미외아이디어도제공합니다,핵심프로젝트가아니라도망원경건설이진행중이므로그스펙이유출되면많은천문학자는그망원경을활용해서할수있는관측프로젝트를생각합니다. 그 결과, 기발한 새로운 관측 프로젝트가 탄생할 수도 있습니다. ​ 202한년 발사 예정인 지에이프니 다스의 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)의 핵심 프로젝트는 우주론적 질문에 답을 찾는 데 있다. 우주 초기의 별과 은하의 형성과정을 목격하려는 것이 제이데스웹 우주망원경의 주요 관심사 중 하나다. 그러나 다른 궁리를 하는 천문학자도 많다. ​ 미쿠 구 워싱턴 대학의 야코프 루스 티그-예거(Jacob Lustig-Yaeger)박사 연구 팀은 이 7월'천문학 저널(The Astronomical Journal)'에 실린 논문에서 지에이프니 다스의 웹 우주 망원경이 발사하면 볼 수 있다 흥미로운 관측을 제안하는 논문을 발표했습니다. The Detectability and Characterization of the TRAPPIST-일 Exoplanet Atmospheres with JWST라는 제목이 내용에서 알 수 있듯이 제이다스 웹 우주망원경을 활용하여 트래피스트-일성 주위를 돌고 있는 외계 행성의 대기 특성을 관측할 수 있는가 하는 논문입니다. ​ 우리에게서 약 39광년 떨어진 투 라피스 투 닛세이 주변에는 지구와 대등한 암속질 행성 7개가 돌고 있는 것으로 알려졌다. 이런 태양계 외 행성의 대기를 제이다스 웹 우주 망원경을 사용해 직접 관측해 보자는 것입니다. 관측하고 의미 있는 물리적 결과를 알 수 있는지 확인하는 논문입니다. 대기를 관측하고 물리적인 특성을 알 수 있다면 이들 외계 행성에 생명체의 존재 여부를 판단하는 데 큰 도움이 될 것입니다. 현재 질량과 같은 물리적인 양의 결정 정도로 묶여 있는 태양계 외행성 관측에 새로운 장을 열 것입니다. 우주론적인 문제를 해결할 것으로 기대되는 차세대 망원경이 우주생물학적 쟁점에 대한 문제도 해결할 수 있다는 기대를 갖게 하는 작업입니다. 최근 논문을 보면 현 시점에서 난제를 다룬 뒤 한 차세대 망원경이 건설되면 그 문제가 해결될 것이라는 전망을 줄거리로 마무리하는 경우가 많다. 망원경의 기획과 건설이 얻으려는 과학적 결과를 미리 예측하고 시작한다는 점과 건설이 완성되기까지 짧지 않은 시각이 걸린다는 점에서 미래로 가는 유형입니다.머신을 타고 천문학을 전망하는 구체적인 잣대가 될 겁니다.한편, 망원경의 건설은, 핵심 프로젝트 이외에도 참신한 아이디어를 많이 끌어내기도 합니다. 뜻밖의 발견은 덤입니다. 차세대 망원경을 보면 그 안에서 펼쳐지는 천문학의 미래를 그대로 볼 수 있겠느냐는 겁니다.​

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[칼럼니스트 이명현: 과학저작가, 천문학자/경향신문](과학책 파는 곳 '가다' 대표.) 초등학생 때부터 천문잡지 애독자이며, 고등학생 때 유리구슬을 갈아 직접 망원경을 만들었다. 연세대 천문기상학과를 나쁘지 않다고 네덜란드 플로닝겐대에서 박사학위를 받았다. 네덜란드 셴테인 천문학연구소 연구원, 대한민국 천문연구원 연구원, 연세대 천문대책다 연구원 등을 지냈다. 외계의 지성체를 탐색하는 세티(SETI)연구소 대한민국 책의 그대이기도 하다. <이명현의 별을 헤아리는 밤> <빅 히스토리 하나> 등 다수의 저서와 역서가 있다. ​​