천문연-NASA 새 우주망원경 만든다…”102개 색깔로 전 우주관측”

'SPHEREx' 공동개발 2024년 발사 계획…미국 외 기관 중 유일하게 참여

한국천문연구원은 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL) 및 캘리포니아공대(Caltech)와 함께 하늘 전체를 102개의 파장으로 관측할 수 있는 ‘전천(全天) 적외선 영상분광 탐사 우주망원경'(SPHEREx) 제작에 착수한다고 6일 밝혔다.

SPHEREx는 2016년 천문연이 Caltech와의 국제공동연구 기획을 토대로 국제연구팀 공동으로 NASA에 개발을 제안해 시작됐다.

NASA는 2019년 2월 이 제안서를 선정하고 2020년 10월 예비설계 결과 평가를 거쳐 이날 최종 승인을 발표했다고 천문연은 설명했다.

세계 최초로 전체 하늘의 영상분광 탐사를 할 수 있게 제작되는 SPHEREx는 지상에서는 대기에 의한 손실 때문에 관측이 어려운 적외선 천체 관측을 할 수 있다. 영상분광 기술을 적용해 102개의 필터를 사용하는 것처럼 전 우주를 102개의 파장으로 관측할 수 있다.

영상분광 기술은 넓은 영역을 동시에 관측하는 ‘영상관측(Imaging)’과 개별 천체의 파장에 따른 밝기의 변화를 측정하는 ‘분광관측(Spectroscopy)’이 통합된 기술이다.

SPHEREx에는 천문연이 차세대 소형위성 1호의 과학탑재체 ‘NISS’에 처음 적용한 선형분광필터가 사용된다.

SPHEREx를 제작·운용할 SPHEREx 컨소시엄에는 주관기관인 Caltech를 포함해 NASA JPL, 볼 항공우주(Ball Aerospace) 등 12개 기관이 참여하며, 천문연은 미국 외 기관으로는 유일하다.

천문연은 망원경의 우주환경시험에 사용될 극저온 진공 체임버 개발과 테스트를 주도하고, 관측자료 분석 소프트웨어 개발 및 핵심 과학연구 등에 참여할 예정이다.

주관기관인 Caltech는 적외선 관측기기 및 자료처리 파이프라인을 개발하고, NASA JPL은 미션 운영과 탑재체 개발 조립, 볼 항공우주는 위성체 제작을 맡는다.

SPHEREx는 제작 완료되면 2024년 태양동기궤도로 발사돼 약 2년 6개월 동안 4회 이상의 전천 분광 탐사 임무를 수행할 예정이다. 연구팀은 이를 통해 전 우주에 존재하는 약 20억 개에 달하는 개별 천체의 전천 분광 목록을 작성할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

SPHEREx의 관측영상과 각 천체의 방출 스펙트럼을 재구성하면 우주의 3차원 공간 정보를 얻을 수 있다. 이는 빅뱅 직후 우주 급팽창에 의한 우주생성 이론과 은하 형성 및 진화의 정보를 담은 적외선 우주배경복사의 수수께끼를 푸는 실마리가 될 것으로 보인다.

NASA JPL의 앨런 파링턴 박사는 이 프로젝트에 대해 “마치 영화사에서 흑백 영화에서 컬러 영화로 전환된 시기의 촬영기법처럼 SPHEREx의 전천 우주 영상분광 관측은 천체물리 역사에 한 획을 그을 획기적인 시도”라고 설명했다.

한국 측 연구책임자인 천문연 정웅섭 박사는 “과거 차세대 소형위성 1호 과학탑재체인 NISS의 독자 개발 경험이 밑거름돼 SPHEREx 공동개발에 참여할 수 있게 됐다”며, “이번 공동개발을 통해 연구진이 세계 최고 수준의 우주망원경 개발에 대한 자신감을 얻었다”고 말했다.

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