제임스웹 우주 망원경, 제임스웹 망원경과 허블망원경과의 차이점

제임스웹 우주 망원경에 대해 알아보고 제임스웹 우주망원경과 허블 우주망원경의 차이에 대해서 알아보겠습니다.

제임스웹 우주망원경은 적외선으로 천문관측을 수행하는 우주망원경입니다.

제임스웹 우주 망원경이란

제임스웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)은 적외선으로 천문관측을 수행하도록 만들어진 우주 망원경입니다. 고해상도, 고감도 장비를 사용하여 매우 오래되거나 멀리 있는 희미한 천체를 관측할 수 있습니다. 이로서 최초의 별과 최초의 은하 형성을 관찰하고 잠재적으로 인류가 거주할 수 있는 외계 행성의 구체적 대기 분석등 천문학 및 우주론등  많은 분야에 걸쳐 조사가 가능합니다. 제임스웹이라는 망원경의 이름은 1961년부터 1968년까지 NASA의 관리자였던 제임스 E. 웹의 이름에서 유래되었습니다. 제임스웹은 2021년 12월 25일 프랑스령인 기아나의 쿠로에서 아리안 5 로켓에 실려 발사되어 2022년 1월 지구에서 약 150만 Km 떨어진 태양-지구 L2 라그랑주점 부근의 태양의 궤도에 도착하였고 망원경의 첫 이미지는 2022년 7월 11일 일반에게 처음 공개 되었습니다. 

제임스웹 우주 망원경의 특징

제임스웹의 메인 거울은 베릴륨에 금도금을 해서 만든 18개의 육각형 거울 세그먼트로 구성되어 있고 거울을 모두 합치면 직경이 6.5m로 허블의 2.4m보다 매우 큽니다. 그래서 제임스웹은 허블망원경보다 약 6배에 달하는 약 25제곱미터의 빛을 모을 수 있는 면적을 가집니다. 제임스웹은 장파장 가시광선(빨간색)에서부터 중적외선까지 더 낮은 영역의 주파수의 범위를 관측할 수 있습니다. 허블보다 최대 100배 희미한 물체와 우주역사에서 비교적 초기시대(빅뱅 후 1억 8천만 년 정도)까지의 물체도 감지할 수 있습니다. 

고 적색 편이(아주 초기이고 매우 먼) 천체는 적외선으로만 빛을 관찰할 수 있고 파편원반이나 행성과 같은 차가운 물체는 적외선을 가장 강하게 방출하며 적외선은 가시광선에 비해 먼지 구름을 통과하기 쉽습니다. 이러한 적외선 대역은 지상이나 허블망원경 같은 기존 우주 망원경으로는 관측이 어렵습니다. 

망원경자체가 방출하는 적외선이 수집된 빛을 방해하지 않도록 망원경은 50K(-223℃, -370℉) 이하로 극도로 차갑게 유지되고 있습니다. 5층으로 제작된 선실드가 태양, 지구, 달에 의한 온도 상승을 막습니다.

제임스웹 우주 망원경과 허블 망원경의 차이

제임스웹 우주망원경과 허블 우주 망원경은 모두 우주에서 천체를 관측하기 위한 고성능 우주 망원경이라는 공통점이 있지만 여러 측면에서 다른 특성과 목적을 지니고 있습니다. 

 파장대역

• 제임스웹: 주로 적외선 파장대에서 동작하며 매우 멀고 어두운 천체 및 우주공간에서 우수한 관측능력이 있습니다. 이로서 매우 먼 별들, 은하, 행성의 대기, 성운과 같은 천체들의 상세한 구조를 더 세밀하게 관측가능한 특징이 있습니다.
• 허블: 주로 가시광역 파장대에서 동작하고 적외선 영역에서는 관측 능력이 매우 제한됩니다.

수행장소

• 제임스웹: 지구와 태양의 중력이 상쇄되는 지점인  L2 라그랑주 포인트에 배치되어 지구에서 약 15만 Km 떨어진 장소에서 관측을 합니다.
• 허블: 지구 궤도에 위치하고 지구의 대기를 피해 천체관측을 수행합니다.

제임스웹 우주 망원경의 임무와 목표

제임스웹 우주 망원원은 다음과 같은 주요한 임무와 목표를 가지고 있습니다.

1. 빅뱅 이후에 우주에서 만들어진 최초의 별과 은하에서 빛을 관찰합니다.
2. 은하의 형성 및 진화에 대하여 연구합니다.
3. 별의 형성 및 행성의 형성에 대하여 연구하고 이해합니다.
4. 행성계와 생명의 기원에 대하여 연구합니다.

이와 같은 임무와 목표는 스펙트럼의 가시광선보다는 근적외선을 통해 더 효과적으로 관측할 수 있습니다. 그렇기 때문에 제임스웹은 허블망원경처럼 가시광선이나 자외선을 측정하지 않고 적외선 관측으로 천문학을 연구하는데 훨씬 더 특장점을 가지고 있습니다. 또 제임스웹은 외계 행성의 대기에 메탄의 존재유무를 알 수 있어 생물학적 신호여부를 결정할 수도 있습니다. 

제임스웹의 과학적 성과

최초의 풀컬러 이미지

최초의 풀컬러 이미지는 2022년 7월 12일에 일반에 공개되었습니다. 

• 용골 성운: 지구로부터 약 8500광년 떨어져 있는 우주절벽을 보여주는 젊은 별 형성지역입니다.
• 스테판의 5중주: 가스와 먼지구름들이 부딪쳐 새로운 별이 생성되는 다섯 개의 은하를 볼 수 있고 중심은하 4곳은 지구에서 약 2억 9천만 광년 떨어진 곳에 있습니다.
• 남방고리 성운: 지구에서 2500광년 떨어진 곳에서 죽어가는 별이 방출하는 가스와 먼지 구름입니다.

용골자리 성운은 지구에서 약 8500광년 떨어져 있는 젊은 별 형성지역 입니다.

남방고리 성운은 지구에서 약2500광년 떨어진 곳에서 죽어가는 별이 방출하는 가스와 먼지 구름입니다.

스테판의 5중주는 가스와 먼지구름이 부딪쳐 새로운 별을 만들어내는 다섯개의 은하입니다.

이후 NASA는 2022년 7월 14일 목성과 그 주변을 적외선으로 관측한 이미지를 공개하였습니다. 과학자들은 전체적으로 제임스웹의 성능이 예상했던 것보다 훨씬 뛰어나다고 발표했습니다. 

밝은 초기의 은하

첫 번째 이미지를 공개한 후 2주 안에 여러 논문에서 예전 자료보다 훨씬 앞선 시기인 빅뱅 이후 2억 3500만 년부터 2억 8천만 년쯤으로 추측되는 높은 적색 편이 및 아주 밝은 (매우 큰) 초기 은하에 대해 설명했습니다.