세계 최초 적외선 영상 분광 탐사를 위한 우주 망원경 ‘SPHEREx’

한국 천문연구원의 SPHEREx 제작 참여

[객원 에디터 1기 / 정윤서 기자]

한국 천문연구원이 유일한 미국 외 기관으로 미국 캘리포니아 공과대학과 공동 개발하는 우주망원경 SPHEREx 제작에 착수했다. SPHEREx는 전 세계 최초로 전체 하늘을 적외선 영상 분광 탐사를 하기 위해 만드는 우주망원경이다.

우주망원경인 SPHEREx는 지상에서는 지구 대기에 의한 손실 때문에 관측이 어려운 적외선 천체 관측이 가능하고, 영상 분광 기술을 적용해 전 우주를 102개의 색깔로 관측 가능하다. 우주망원경에 사용되는 영상 분광 기술이란 넓은 영역을 동시에 관측할 수 있는 영상 관측과 개별 천체의 파장에 따른 밝기의 변화를 측정하는 분광관측이 통합된 기술이다. 초분광 영상 관측기술은 이미지 픽셀마다 세분화된 주파수 범위의 스펙트럼 정보를 얻어 특정 대상과 물질을 쉽게 식별하도록 한다. 눈에 보이는 것 이상으로 확장될 수 있어 전자기 스펙트럼에서 정보를 수집하고 처리하는 일이 가능하다. 예를 들어 독특한 분광 지문을 남기면 이를 통해 스캔한 물체를 구성하는 물질을 식별할 수 있다.

SPHEREx에는 천문연이 차세대 소형위성 1호의 과학탑재체 NISS(Near-infrared Imaging Spectrometer for Star formation history)에 최초로 적용한 선형분광필터를 사용한다.앨런 파링턴 NASA JPL 박사는  “마치 영화사에서 흑백 영화에서 컬러 영화로 전환된 시기의 촬영기법처럼 SPHEREx의 전천 우주 영상분광 관측은 천체물리 역사에 한 획을 그을 획기적인 시도”라고 설명했다. SPHEREx는 이러한 관측 기술을 통해 전 우주에 존재하는 약 20억 개에 달하는 개별 천체들의 전천 분광 목록을 작성할 수 있을 것으로 기대된다.

 SPHEREx의 관측영상과 각 천체의 방출 스펙트럼을 재구성하면 우주의 3차원 공간 정보를 얻을 수 있는데, 이는 빅뱅 직후 우주 급팽창에 의한 우주생성 이론과 은하 형성 및 진화의 정보를 담은 적외선 우주배경복사의 수수께끼를 푸는 실마리가 되며, 우리은하와 우주에 얼음상태로 존재하는 물과 이산화탄소 등의 분포 지도를 작성하여 지구와 같이 생명체가 존재할 수 있는 행성계 탐사 연구에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

 SPHEREx의 제작·운용에는 주관기관인 Caltech을 포함하여 NASA JPL, Ball Aerospace 등 12개의 기관이 참여하며, 천문연은 이 중 유일하게 미국 기관이 아닌 국제기관으로 참여한다. 한국측 연구책임자인 천문연 정웅섭 박사는 “과거 차세대 소형위성 1호 과학탑재체인 NISS의 독자 개발 경험이 밑거름이 되어 SPHEREx 공동개발에 유일한 국제 연구기관으로 참여할 수 있게 됐다”며,“이번 공동개발을 통해 연구진이 세계 최고 수준의 우주망원경 개발에 대한 자신감을 얻었다”고 말했다. 과기정통부 이창윤 거대공공연구정책관은 “영상분광 관측기술은 이번 SPHEREx 우주망원경 개발뿐 아니라, 자원탐사, 기후 및 자연재해 감시 등 다양한 분야에 활용될 수 있는 최첨단 기술”이라며,“미래 우주개발을 선도할 수 있는 핵심 기술 확보를 위해 세계적 수준의 연구기관과 지속적인 공동연구를 확대할 계획”이라고 밝혔다.