(The first "petal" machined for the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) is shown in these photos. Ten of these petals, which together will hold 5,000 robots (like the one in the lower right photo) -- each pointing a thin fiber-optic cable at separate sky objects -- will be installed in DESI. Credit: Joe Silber/Berkeley Lab)
우주는 넓고 광활합니다. 이 우주에서 우리가 차지하는 비중은 무시해도 좋을 만큼 작지만, 그래도 인간은 자신이 살고 있는 우주를 이해하기 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다. 우주의 지도를 작성하는 것도 그 중 하나입니다.
그런데 우주의 지도를 작성하는데 있어 어려움은 우주가 평면이 아니라 3차원이고 그 안에는 엄청나게 많은 은하와 별이 있다는 것입니다. 따라서 우주의 3차원 입체 지도를 작성하는 작업은 엄청나게 시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 비용도 많이 드는 작업이었습니다. 하지만 이를 극복할 새로운 기술이 계속 개발되고 있습니다.
미국 에너지부가 지원하는 DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument)가 바로 그 주인공으로 5000개의 작은 로봇이 개별적으로 광섬유와 연결되어 천체를 관측하는 기구입니다. (사진) 동시에 5000개를 파악할 수 있으므로 빠른 속도로 우주의 3차원 지도를 작성할 수 있지만, 우주가 워낙 크기 때문에 사실 관측 가능한 우주의 일부만 지도를 작성하는데도 상당한 시간이 필요할 것입니다.
(The Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), shown in this illustration, will be mounted on the 4-meter Mayall telescope at Kitt Peak National Observatory near Tucson, Ariz. It will collect data on light from 35 million galaxies and quasars to make the biggest 3-D map of the universe ever. Credit: R. Lafever, J. Moustakas/DESI Collaboration)
각각의 작은 로봇들은 대략 25cm 정도 길이로 들어오는 빛의 파장을 분석해 정체를 알아내게 됩니다. 예를들어 적색 편이를 측정해 은하까지의 거리를 측정하는 방식이죠. 이 장치는 4m 구경의 망원경과 연결되어 2019년부터 관측을 시작하게 됩니다.
DESI와 비슷한 개념의 장치는 이미 존재합니다. 하지만 과거 은하의 3차원 지도를 만든 SDSS/BOSS에 비해서 DESI는 10배나 빨리 정보를 수집할 수 있어 더 넓은 우주의 3차원 입체 지도를 완성할 수 있습니다. 그러면 우리는 우리가 살고 있는 우주의 큰 지도를 얻게 될 것입니다.
우주의 지도를 만드는 일은 과학적으로 여러 가지 중요한 의미를 담고 있습니다. 우주의 3차원 지도에는 물질과 암흑물질의 분포, 그리고 암흑 에너지 분포의 비밀이 담겨있습니다. 그리고 여기에 우주가 빅뱅으로부터 어떻게 진화했고 앞으로 어떻게 진화할 것인지에 대한 중요한 해답이 숨겨져 있습니다.
당장에는 답이 나오지 않겠지만, 앞으로 가까운 미래에 관측 데이터가 발표되면 우리는 이제껏 본적이 없는 거대한 우주의 3차원 지도를 볼 수 있을 것입니다.
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