[전문의의 세계 - 이명현의 별별 천문학](35) ~처럼

망원경이 가리키는 것

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천문학 연구용 망원경의 건설은 족히 20여년이 걸릴 정도로 오랜 시간을 필요로 합니다. 그래서 차세대 망원경은 천문학의 연구 흐름과 전망을 가늠하는 계기가 된다. ​ 한국이 총 공사비의 10%정도 부담하고 동참한 거대 마젤란 망원경(Giant Magellan Telescope)는 칠레 라스 캄파 봉 설치에 건설 중인 차세대 망원경이다( 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 10배나 높다. [GMT 홈페이지 캡처 한국천문연구원 제공]천문학자의 수입과 전망은 어떤지 망원경 계획은 이것도 알려준다 - 한국 지분 있는 '마젤란 프로젝트', 많이 한 자리가 생기지 않을까 - 학생들이여 천문학에 흥미를... 학생들 앞에서 강연을 하면 천문학의 전망에 대한 질문을 많이 받는다. 아직 학생들이기 때문에 깊이 있는 학문적 쟁점에 대한 질문의 경우는 많지 않다. 시대가 촉박하다 보니 주로 천문학을 공부해도 먹고살 게 많은 학생들의 관심사다. 천문학자의 봉급은 얼마인지 구체적으로 물어보기도 합니다. 그러면 본인은 먼저 인터넷에서 본인 라 출연 연구소 연구원의 연봉을 유출시킨 사이트가 있으니 찾아서 천문학 관련 연구소의 항목을 알아보라고 현실적인 조언을 합니다.내가 그들에게 들려줄 예기는 현재 건설 중인 이본인이자 기획 중인 망원경에 대한 예기이다. 이 문건의 답 같지만 실은 나름대로 고민 끝에 준비한 상당한 인적 증거가 있는 예다. 천문학에서 연구용으로 쓰이는 망원경은 주로 인공 빛의 영향이 적고 건조하고 맑은 날이 많은 땅에 세워진다. 하와이의 마누아케아 땅이 본국 칠레의 산꼭대기가 망원경이 세워지는 정겨운 곳이다. 앞서 언급한 조건을 갖춘 땅이기 때문이다. 조건이 갖추어진 땅에는 역시 다른 망원경이 세워져 여러 대의 망원경이 모이는 장소가 되기도 합니다. 이미 인프라가 갖춰진 곳인 데다 날씨와 같은 환경 여건에 대한 검증도 마쳐 매력적일 수밖에 없다. 전파망원경의 경우는 가시광선의 영향보다는 전파간섭 같은 문제를 해결할 수 있는 곳에 건설된다. 결국 오지로 가는 길을 택하게 된다. 지구 표면에서 관측하기 어렵겠지만 본인 불가능한 파장 영역의 빛을 관측하기 위해서는 우주 공간에 망원경을 장착한 인공위성을 띄우기도 합니다. 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. ​ 건설하는 것 만큼 그대로 10년 이상의 시간이 필요하다. 기획하고 건설비용을 마련하는 작업에 걸리는 시간까지 생각합니다.면 그대로 하봉잉의 망원경이 만들어질 때까지 20년은 족히 걸린다. 이렇게 시간이 걸린다는 점이 내가 천문학의 전망에 대해 묻는 학생들에게 답할 수 있는 열쇠를 갖고 있다. 10년부터 20년이 걸리는 망원경 건설 사업을 합니다 면 그 기간 동안 이 프로젝트에 필요한 사람이 있을 것이다. 천문학자도 필요하다. 당장 망원경 자체를 만드는 천문학자나 엔지니어가 필요할 것이다. 망원경에 설치할 각종 관측 장비를 만드는 사람들도 필요할 것이다. 원격 망원경을 사용하여 실제로 관측하고 관측한 자료를 분석할 수 있는 연구자가 필요할 것이다. 따라서 망원경 건설 계획이 세워져 토지 당시부터 망원경이 완성될 때까지 완성된 뒤 운영하는 데 필요한 인력의 규모가 어느 정도 파악된다. 천문학과 관련된 하나의 자리 규모가 망원경 건설 계획처럼 알려진 것이다. 이보다 더 구체적인 하나자리의 전망이 어디 있을까. ​ ​ 망원경은 필요에 의해서 만들어 2년 담장 발사'제임스 웹'은 은하 형성 관측이 목적이지만, 외계 생명체를 찾는 학자들에는 행성 대기 분석 기회 제기도 ​ ​ 그래서 봉잉눙 학생들이 걱정에 찬 표정으로 천문학 분야의 한 자리의 전망에 대해서 묻자 현재 우 리본 인라가 관여하고 건설 중인 망원경 예기를 하곤 합니다. 사실에 근거하여 그 진행상황을 시간순으로 알려준다. ​ 특히 나 봉잉라의 지분이 공사비 10%정도의 약 1000억원이 투입되는 거대 마젤란 망원경(Giant Magellan Telescope)예기를 많이 합니다. ​ 2023년에 한번째 시험 관측을 목표로 건설 중이다. 물론 이런 대형 프로젝트는 늘 그렇듯 공기가 늘 그렇듯 인기라는 점을 유념해야 할 것이다. 우리 본인이 참여하는 분야가 정해져 있기 때문에 필요한 인력의 규모와 작업 스토리도 조금씩 정해져 있다. 향후 수년간의 천문학 관련 인력 규모를 구체적으로 보여주는 지표가 될 것이다. ​ 이 망원경이 완성되면 우리 본 인 트라는 전체 관측 시간의 10%를 사용하게 된다. 관측을 실시하고 분석하는 천문학자가 필요한 것은 당연한 일이다. 이보다 더 구체적인 미래의 한 자리 전망이 또 있을까. 망원경 건설에 걸리는 시간이 길다는 사실이 한편 미래의 하나자리 수요를 구체적으로 알려주는 역할을 한다는 점에서 매우 흥미롭다. 거대 마젤란 망원경을 예로 들었지만, 우리 본인 라가 참여하고 있는 다른 망원경 프로젝트까지 고려하면 인적 수요 면에서 우리 본인 라 천문학의 전망은 상당히 본인 구체적으로 예측할 수 있을 것이다. 한 자리를 걱정하는 학생들에게 망원경 건설 예기를 들려주는 것이 전혀 엉뚱한 예기는 아니다.기획 중이어서 건설 중인 망원경을 보면 인적 수요에 대한 정보도 얻을 수 있지만 현재 풀리지 않은 천문학적인 문제가 언제 해결될지 가늠하는 데 도움이 된다. 새로운 망원경을 건설하려면 아마도 가장 빨리 해야 할 일은 천문학자들이 모여 왜 새로운 망원경을 만들어야 하는지 타당한 이유를 보여주는 것이다. 세계 각지에서 운영 중인 많은 지상 망원경과 우주 공간에서 관측 임무를 수행하고 있는 우주 망원경이 있으며, sound에도 불구하고왜 각국 국민이 낸 세금을 사용해 새로운 망원경을 건설해야 하는지 명확하고 설득력 있게 말해야 합니다. 간혹 정치적인 이유책인 다른 이유가 있는 경우도 있지만 그래도 가장 중요한 요소는 천문학적인 필요성이다. 현재 존재하는 망원경으로는 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있어야 새로운 망원경의 존재 이유를 설명할 수 있다. 새 망원경은 여러 논쟁을 극복하고 의미를 부여받는 과정을 거쳐 건설된다. 이 말을 다시 정리하면 해결하려는 임무가 있다는 것이다.

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2021년에 발사 방안인 제임스 웹 우주 망원경의 개념도. 이 우주망원경은 우주 발생 초기의 모습을 밝히기 위해 적외선 영역을 관측한다.[NASA 홈페이지]통상 이런 것은 그 망원경이 건설된 후 망원경을 운영하는 천문대 자신의 기관에서 핵심 프로젝트라는 이름을 붙인 관측 프로젝트를 수행함으로써 해결하기도 한다. 허블우주망원경을 쏘아 올리면서 우주의 자신을 결정하는 데 핵심적인 역할을 하는 허블정수를 정하는 관측 프로그램을 이 망원경의 핵심 프로젝트 중 결함으로 설정한 것이 좋은 예가 될 것이다. 결미허블우주망원경의 관측 덕분에 천문학자들은 오랫동안 초점이었던 허블상수의 오차범위를 획기적으로 좁힐 수 있었다. 물론 예상치 못한 결과만을 자신 있게 만들 수도 있다. 허블 딥필드 프로젝트는 많은 천문학자의 예상과 달리 빈 공간처럼 보이는 낮 여름 거의 매일 많은 은하가 존재한다는 사실을 밝히기도 했습니다. 이러한 예상 밖의 관측 결과는 우주론의 핵심적인 질문과 그에 대한 모범답안을 바꾸는 역할을 했습니다. 뜻밖의 결과를 덤으로 얻을 수 있지만 new 망원경을 기획해 건설할 때는 예상했던 것처럼 당시 망원경으로 풀기 어려운 난제를 해결하려는 의지를 보인다. 알고 싶은 답을 정하고 그 답을 찾기 위해 필요한 적절한 장치를 만드는 것이다. 이 내용은 예측대로 망원경 건설이 진행되면 우리는 어느 시점에서 난제의 답을 얻겠다는 것이다. 또 내용을 보면 망원경의 기획 및 건설 과정을 보면 천문학적인 쟁점 해결 시기에 대해서도 어느 정도 예측이 가능하다는 내용이다. 인적 수요 전망과 함께 해결될 천문학적 과제에 대한 예측도 가능하다는 내용이다. 그 뜻에서 현재 건설 중이거나 기획 중인 망원경을 잘 관찰하는 것이 중요하다. 다가오는 가까운 미래를 미리 볼 수 있기 때문이다. 그래서 어떻게 해서든 망원경이 완성되면 현재 잘 모르는 이런 문제가 해결될 것이라는 내용을 천문학자들은 연습하듯 한다. 망원경을 운영하는 천문대 자신 연구소의 핵심 프로젝트를 보면 좀 더 구체적으로 가까운 미래의 천문학 전망을 엿볼 수 있다.추진중인 망원경 계획은 천문학의 미래를 알리고 의외의 아이디어도 재공하는 핵심 프로젝트가 아니더라도 망원경 건설이 진행 중이며, 그 스펙이 유출되면 많은 천문학자는 그 망원경을 활용해 할 수 있는 관측 프로젝트에 대해 머리를 쓴다. 그 결과, 기발한 new 관측 프로젝트가 탄생한다. ​ 2021년에 발사 방안인 제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)의 핵심 프로젝트는 우주론적 질문에 답을 찾는 데 있다. 우주 초기의 별과 은하의 형성과정을 목격하려는 것이 제임스웹우주망원경의 주된 관심사 중 하나다. 그러나 다른 궁리를 하는 천문학자도 많다. ​ 미국 워싱턴 대학의 야코프 루스 티그-예거(Jacob Lustig-Yaeger)박사 연구 팀은 이 7월'천문학 저널(The Astronomical Journal)'에 실린 논문에서 제임스 웹 우주 망원경이 발사하면 볼 수 있다 관 심로웅 관측을 제안하는 논문을 발표했습니다. ​'The Detectability and Characterization of the TRAPPIST-1 Exoplanet Atmospheres with JWST'라는 제목이 내용하고 주듯이 제임스 웹 우주 망원경을 활용하고 투 라피스 투-1별 주위를 돌고 있는 외계 행성 대기의 특성을 관측할 수 있는지에 대한 논문이다. ​ 우리에게서 약 39광년 떨어진 투 라피스 투-1별 주위에는 지구와 비슷한 암속질 행성 7개가 돌고 있는 것으로 알려졌다. 이런 태양계 행성의 대기를 제임스 웹 우주망원경을 이용해 직접 관측해 보자는 것이다. 관측하여 의미 있는 물리적 결과를 알 수 있는지 확인하는 논문이다. 대기를 관측해 물리적인 특성을 알아낼 수 있다면 이들 외계 행성에 생명체의 존재 여부를 판단하는 데 큰 도움이 될 것이다. 현재 질량과 같은 물리적인 양의 결정 정도로 묶여 있는 태양계 행성 관측에 new의 장을 열 것이다. 우주론적인 문제를 해결할 것으로 기대되는 차세대 망원경이 우주생물학적 쟁점에 대한 문제도 해결할 수 있다는 기대를 갖게 하는 작업이다. 최근 논문을 보면 현 시점에서 난제를 다룬 뒤 한 차세대 망원경이 건설되면 그 문제가 해결될 것이라는 전망을 예기하고 마무리하는 경우가 많다. 망원경의 기획과 건설이 얻으려는 과학적 결과를 미리 예측해 시작한다는 점과 건설이 완성되기까지 짧지 않은 시간이 걸린다는 점에서 미래의 타임머신을 타고 천문학을 전망하는 구체적인 잣대가 될 것이다.반면 망원경 건설은 핵심 프로젝트 외에도 참신한 아이디어를 많이 끌어내기도 한다. 뜻밖의 발견은 덤이다. 차세대 망원경을 보면 그 안에서 열리는 천문학의 미래가 그대로 보 1것이다.​

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[칼럼니스트 이명현: 과학저작가, 천문학자/경향신문](과학서방 '가다' 대표.) 초등학생 때부터 천문잡지 애독자이며, 고등학생 때 유리구슬을 닦아 직접 망원경을 만들었다. 연세대 천문기상학과를 나쁘지 않다고 네덜란드 플로닝겐대에서 박사학위를 받았다. 네덜란드 シェ테인 천문학 조사소 조사원, 국한천문 조사원, 연세대학교 천문 대책입니다.조사원 등을 지냈다. 외계 지성체를 탐색하는 세티(SETI)조사소 국한본택이기도 하다. ​<이명현의 별을 헤는 밤><공간><빅 히이에키 1>등 다수의 저서와 역서가 있다. ​​