우주 이야기 26 - 허셜 우주 망원경

 현재 (2009년) 세계에서 주경의 (Primary Mirror) 지름이 가장 큰 우주 망원경은 무엇일까 ?  많은 분들이 허블 우주 망원경을 뽑겠지만 아쉽게도 2009년에는 더 이상 사실이 아니다. 2009년 5월 14일 유럽 우주국 (ESA) 가 발사한 허셜 우주 망원경 (Herschel Space Observatory : 허셜 우주 관측소란 뜻이지만 편의상 허셜 우주 망원경으로 번역함) 이 그 자리를 대신 차지했기 때문이다.

(허셜 우주 망원경의 CG  This file is in the public domain because it was created by NASA)

 현재 세계 과학 연구의 중심국가이자 특히 우주 항공 분야에서 거의 절대 우위를 점하는 미국과 나사이지만 그들이 인류의 모든 우주 과학 연구를 다하는 것은 아니다. 자연 과학 연구의 오랜 중심지이자 역시 만만치 않은 선진국들의 모임인 EU 에서도 막대한 투자를 통해 세계 과학 연구에 한축을 담당하고 있다.

 그중에서도 우주 과학 분야에서 나사 다음으로 많은 기여를 하는 유럽 우주국 (ESA) 은 최근 2개의 중요한 우주 관측 위성을 발사했는데, 그것은 우주 배경 복사등의 연구를 추진할 플랑크 위성 (Planck spacecraft) 과 바로 오늘 설명할 허셜 우주 망원경이다.

 허셜 우주 망원경이 이름을 빌려온 영국의 천문학자 윌리엄 허셜 경 (Sir William Herschel)은 본래 독일 출신이었다. (독일 이름은 프레드릭 빌헬름 허셜) 허셜은 천왕성의 발견과 적외선의 발견, 그리고 당시로써는 최대급인 122cm 주경 천체 망원경 제작, 쌍성 목록의 출간 및 항성계수와 은하계의 구조에 대한 발견등 수많은 업적을 세운 천문학자였다.

(윌리엄 허셜의 초상화 This image (or other media file) is in the public domain because its copyright has expired )

 유럽 우주국이 발사한 허셜 우주 망원경은 이름에 걸맞게 발사 당시 기준으로 가장 큰 주경을 지닌 우주 망원경이며, 주로 적외선 영역인  60 - 670 µm 에서 관측을 시행할 예정이다. 사실 이 우주 망원경의 최초 명칭은 FIRST (Far Infrared and Sub-millimetre Telescope) 였다. 이 명칭 처럼 이 망원경은 원적외선 영역 및 서브밀리미터 영역을 관측하는 것을 주 임무로 하고 있다.

 허셜 우주 망원경이 이 영역을 통해 관측하고자 하는 것은

 1. 초기 우주에서 은하계의 생성 및 은하계의 진화

 2. 별의 생성 및 성간 매질(Interstellar medium)과의 관계

 3. 태양계의 천체들의 화학적 구성 및 대기의 구성 조사

 4. 우주 전체의 분자 화학의 연구

 이다. 허셜 우주 망원경은 우주에서 가장 더러운 먼지 구름에서 별이 생성되는 광경을 포착하고 물과 같은 생명에 절대적인 원소들이 우주에 어떻게 분포하는지를 알아낼 것이다.

 허블 우주 망원경 보다 거의 20년 후에 발사되는 진보된 우주 망원경 답게 허셜 우주 망원경은 극도로 정밀한 관측기기들을 탑재하고 있다. 3.5미터 에 달하는 (허블의 경우 2.4미터) 의 거대한 주경을 통해 들어온 관측 파장은 영하 -272도 (1.4 - 2 K) 의 극저온에서 작동하는 관측기기에 의해서 관측된다.

 이 극저온을 유지하기 위해 허셜 우주 망원경은 끓는 헬륨을 사용하는데, 약 2000 리터에 달하는 헬륨이 바로 이 우주 망원경의 수명을 결정한다. 사실 이 망원경은 헬륨이 공급되는 3년밖에 작동할수 없다. 따라서 이 3년간 최대한 자세한 관측을 해야한다.

 허셜 우주 망원경의 관측 역시 이러한 정밀한 관측에 방해 받지 않기 위해 지구에서 멀리 떨어진 L2 지점에서 이루어진다. (지구에서 약 150만 km)

 한편 허셜 우주 망원경의 주요 관측 기기는 3가지이다. 이 3가지 중 2가지는 사실 나사의 JPL 의 협조로 이루어졌다. 앞서 설명할 때는 나사와 ESA 가 서로 경쟁하는 것 처럼 설명하기도 했지만 사실 과학연구에서 국가간의 협력은 중요하며, 나사의 가장 좋은 파트너는 바로 ESA 라고 할 수 있다. 허셜의 3가지 주요 관측기기는 다음과 같다.

PACS (Photodetecting Array Camera and Spectrometer)

 : 55 - 210 마이크로 미터 영역을 관측하는 이미지 카메라와 저해상도 분광계이다.

SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver)

 : 194 - 672 마이크로미터 영역을 관측하는 이미지 카메라 및 저해상도 분광계이다.

HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared)

 : 별도의 관측 파장을 관측하는 헤테로다인식 디텍터로 157 - 212 및 240 - 625 마이크로미터 영역을 동시에 관측한다. 

 이렇게 설명하면 정확히 각기 하는 일을 자세히 알기 어려운데, 사실 그건 필자도 마찬가지이다. 일단 잘 모르는 부분에 대해서는 여기까지만 설명할 계획이다.

(클린 룸에 있는 허셜 우주 망원경  CCL 에 따라 동일 조건하 복사 허용, 저자 표시  저자 Apoc2400)

  허셜 우주 망원경은 한동안 가장 큰 주경을 가진 우주 망원경이 되겠지만 앞으로 이전에 설명한 제임스 웹 우주 망원경이 발사되면 다시 그 타이틀을 내려놓게 될 것이다. 그러나 그렇다고 허셜 우주 망원경의 가치가 줄어드는 것은 아니다. 현재 허셜 우주 망원경의 자세한 관측 결과는 나오지 않은 상태이다. 수년 후 그 결과가 공개되었을 때 아마도 여러가지 흥미로운 이야기 거리가 나오기를 기대해본다.

 공식 웹사이트 :  http://herschel.esac.esa.int/

 참조 : 허셜 망원경 혹은 윌리엄 허셜 망원경 (William Herschel Telescope or WHT ) 는 영국과 오스트레일리아의 합작 망원경으로 주경 4.2 미터 짜리 지상 망원경이다. 여기서는 허셜 우주 망원경이라고 했지만은 사실 허셜 망원경이라고 하면 이 지상 망원경과 혼돈될 우려가 있기도 하다

출처 : Wiki/NASA