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2019년 1월 10일 목요일

우주 이야기 872 - 거대 우주 망원경을 돕는 레이저 큐브셋



(In the coming decades, massive segmented space telescopes may be launched to peer even closer in on far-out exoplanets and their atmospheres. To keep these mega-scopes stable, MIT researchers say that small satellites can follow along, and act as “guide stars,” by pointing a laser back at a telescope to calibrate the system, to produce better, more accurate images of distant worlds. Credit: Christine Daniloff, MIT)


 우주를 연구하는 과학자들은 차세대 망원경인 제임스웹 우주 망원경에 큰 기대를 걸고 있습니다. 과거 어떤 망원경보다 비싸지만, 가장 먼 거리를 관측할 수 있는 망원경으로 대안이 없는 수준이기 때문입니다. 하지만 역시 과학자들은 제임스 웹 우주 망원경의 다음도 생각하고 있습니다. 당장에는 예산이나 기술적 문제가 있긴 하지만, 궁극적으로는 15m 이상 대형 주경을 지닌 우주 망원경을 발사한다는 계획이 있는 것입니다. 


 그런데 이런 경우 한 가지 문제는 우주 망원경의 흔들림이나 상의 왜곡을 바로잡기가 상당히 어려울 수 있다는 것입니다. MIT의 과학자들은 작은 큐브셋에서 발사는 레이저가 해결책이 될 수 있다는 연구 결과를 Astronomical Journal에 발표했습니다. 이들이 발표한 것은 적응 광학 기술의 우주 버전이라고 할 수 있습니다. 


 과거 지상 대형 망원경의 구경은 5-6m에서 멈췄던 적이 있었습니다. 그보다 더 큰 구경의 망원경을 만들어도 대기에 의한 상의 왜곡과 흔들림 때문에 의미가 없었던 것이죠. 이를 극복하기 위해 과학자들은 60km 고도에 레이저를 이용한 가상의 별을 만들어 빛이 대기를 통과하면서 생기는 흔들림과 왜곡을 보정했습니다. 


 MIT의 연구팀이 제시한 방법은 큐브 셋을 이용해서 가상의 별을 만드는 것입니다. 수만km 떨어진 큐브셋에서 레이저를 발사해 가상의 별을 만들어 레퍼런스로 삼으면 관측하고자 하는 목표의 정확한 위치를 파악하는데 도움이 됩니다. 그 정밀도는 수소 원자 하나의 지름도 안되는 10picometer에 불과하다고 합니다. 


 물론 실제로 가능할지는 더 검증이 필요하지만, 언젠가 인류는 우주에 지금보다 더 거대한 우주 망원경을 쏘아 올리게 될 것입니다. 이를 통해 우주가 태초에 어떻게 형성됐는지, 그리고 생명체가 살고 있는 먼 외계 행성이 어디에 있는지 등 우리가 오랜 세월 지녀왔던 궁금증을 풀 단서를 얻게 될 것입니다. 


 참고 




E. S. Douglas et al. Laser Guide Star for Large Segmented-aperture Space Telescopes. I. Implications for Terrestrial Exoplanet Detection and Observatory Stability, The Astronomical Journal (2019). DOI: 10.3847/1538-3881/aaf385 


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