제임스 웹, 벌써 1년

제임스 웹의 첫 사진 공개 후, 벌써 1년이 흘렀다. 대중과 과학을 친밀하게, 그리고 이들의 간극을 좁히려고 노력하는 많은 과학 커뮤니케이터들은 일주일에 최소 한개씩 공개되는 제임스 웹의 사진에 환호하며 결과를 전달하기 바빴고, 천문학자들은 정신이 없을 정도로 쏟아지는 새로운 천문학에 놀라움을 금치 못했다. 그리고 제임스웹 우주망원경팀은 이에 화답하듯 첫 이미지 공개 후 1주년을 기념하기 위한 뱀주인자리(Ophiuchi)의 별 탄생 지역 Rho Ophiuchi 주변 IC 4603의 성운 사진을 공개했다.

위쪽 1/3은 천체가 가로 방향으로 보여지고 있으며, 오른쪽 천체는 세로 방향으로 보여지고 있다. 가장 어두운 영역은 가장 밀도가 높은 곳으로, 두꺼운 먼지가 여전히 원시 별을 형성하고 있음을 나타내고 있다. 빨간색으로 표시된 부분은 거대한 수소 분자 제트이며, 이는 별이 우주 먼지로 둘러싸인 외피를 처음 뚫고 나올 때 발생한다. 미항공우주국(NASA)의 표현에 따르면 이는 마치 갓난아기가 세상을 향해 팔을 뻗는 것 같은 모습이라고 한다. 아기별이 한 쌍의 반대 방향 제트를 우주로 쏘아 올리고 있는 셈이다.

이와 대조적으로 이미지의 아래쪽에서 '빛나는 먼지 동굴'을 조각하고 있는 별은 S1로 태양보다 훨씬 더 거대한 별로 밝혀졌다. 위 별 GSS 35(또는 GAIA DR3 6049161961233192576)은 강력한 태양풍을 가진 B3/B4 등급의 매우 젊고 파워풀한 별이다.

위 별을 중심으로 넓게 주황색을 띠고 있는 부분은 방향족 탄화수소(PAH)라 불리는 화합물이 빛을 밝게 빛나고 있는 모습이 보인다. 이들은 주변의 성간 먼지 들을 이온화하는 역할을 하고 있으며, 제임스 웹은 이러한 물질을 관측하는 데 안성맞춤인 망원경이다.

 

이미 여러 차례 관측된 성운

위 지역은 지구에서 가장 가까운 별 탄생 지역 중 하나로 거리가 약 400~460광년 정도밖에 되지 않는다. 그만큼 천문학적으로도 매우 큰 가치를 지니고 있으며, 이미 수많은 망원경으로도 관측이 진행되었던 천체이다.

예를 들면, 제임스 웹 이전까지 가장 성공적인 적외선 망원경으로 평가 받았던 Herschel 우주망원경이나 Spitzer 우주망원경으로도 관측이 수행되었고, Hubble 우주망원경으로도 여러차례 관측이 진행되었었다.

하지만 제임스 웹의 민감도는 상상을 초월했다. 아름답다 못해 섬뜩하기까지 하다. 비교적 조용한 별 형성 지역을 보여주고 있지만, 매우 생생한 이미지로 감탄을 자아내는 결과를 보여준다. 제임스 웹의 첫번째 결과 사진들이 공개되면서 대부분의 제임스 웹 팬들은 제임스 웹 딥필드나 용골자리 성운으로 배경화면을 바꾸었으리라. 이제는 위 사진으로 바꾸어도 좋을듯하다. (고해상도 사진 바로 보러 가기) 

제임스 웹의 이전 관측에서도 새로운 별에서 이중 제트가 폭발하는 것이 목격된 적이 있지만, NIRCam 기기가 이미지를 가로지르는 여러 제트를 포착해 내는 능력은 기대했던 것보다 훨씬 뛰어난 수준이다. 이와 대조적으로, 공개된 이미지의 아래쪽 절반은 위 결과 이미지에서 가장 거대한 별에 의해 침식되고 있는 중임이 드러났다. 위 별 주위의 50여 개 별들은 우리 태양 질량 정도 이거나 그보다 약간 작으며, 일부는 원시 행성계 원반을 보여주고 있다. 이는 우리가 초기 태양계와 유사한 행성계를 관측하고 있음을 의미한다.

메릴랜드주 볼티모어에 있는 우주망원경과학연구소(STScI)에서 프로젝트 과학자로 근무하고 있는 클라우스 폰토피단 박사(Dr. Klaus Pontoppidan)는 오피우치 이미지를 통해 우리는 별의 생애주기에서 매우 짧은 시기를 매우 선명하게 목격할 수 있다고 설명하며 우리 태양도 오래전에 이와 같은 단계를 경험했으며, 이제 우리 태양계는 다른 별의 시작을 볼 수 있는 기술을 갖게 되었다고 설명했다.

관측 시작 후 1년, 약속을 지키고 있는 제임스 웹 - 제임스 웹의 과학자들의 말

제임스 웹의 목표는 크게 두 가지이다. 우주 초기의 신비를 파헤치는 것과 지구와 비슷한 외계 행성을 찾는 것, 제임스 웹은 시험 운전이 끝나고 본격적으로 관측을 시작한 지 1년이 넘은 현재 약속을 아주 성실하게 이행하고 있다. 사실 이미 제임스 웹 관측을 통해서 수백 편의 과학 논문이 발표된 점을 생각해 보면, 제임스 웹은 이미 인류의 오랜 질문에 대한 해답을 제시하고 다시 새로운 질문을 제기하고 있는 셈이다.

제임스 웹이 우리에게 선명하고 새로운 우주의 사진을 공개해 주는 것도 매우 놀랍지만 과학자 및 천문학자를 흥분시킨 것은 다름 아닌 망원경의 분광 장비이다. 빛으로부터 얻을 수 있는 또 다른 정보인 제임스 웹의 선명한 스펙트럼으로 지금까지 관측된 가장 먼 은하를 확인했으며 현재까지 알려진 가장 오래되고 먼 초대질량 블랙홀을 발견했다. 또한 행성 대기의 구성을 그 어느 때보다 상세하게 밝혀내 주고 있으며, 암석 외계행성에 어떤 종류의 대기가 존재할 수 있는지에 관해서 처음으로 알려주고 있다. 또한, 물과 유기 탄소 함유 분자 등을 감지하여 원시 행성계 원반의 화학적 구성을 밝혀낸 바 있다.

우리 태양계도 예외는 아니다. 칠흑 같은 어둠 속에서 희미한 가스 행성의 고리가 나타나고 매우 차가운 위성들도 감지되었다. 또한 우리 태양계의 물과 다른 분자의 검출을 수행해 내며 다른 외계 행성계의 원반과 비교하고 있다. 이를 통해서 지구가 왜 생명체에 이상적인 상황이 되었는지 밝혀내고 있다.

미항공우주국(NASA)의 현 국장 빌 넬슨(Bill Nelson)은 제임스 웹 우주망원경은 불과 1년 만에 먼지구름을 들여다보고 우주의 가장 먼 구석에서 오는 빛을 처음으로 관측하는 등, 우주에 대한 인류의 시각을 변화시키고 있다고 평가했다. 그는 모든 결과들이 새로운 발견이며, 전 세계 과학자들이 예전에는 꿈도 꾸지 못했던 질문을 하고 답을 찾을 수 있게 해주고 있다고 덧붙였다. 또한, 이러한 성과에 대해서 미국의 '혁신'에 대한 투자인 동시에, 가능성의 한계를 뛰어넘으며 할 수 있다는 정신을 공유하고 있는 미항공우주국, 유럽우주국, 캐나다 우주항공국 등 국제 파트너들과 함께 이룬 과학적 업적이기도 하다고 설명했다. 빌 넬슨은 수천 명의 엔지니어, 과학자 및 지도자들이 이 임무에 엄청난 열정을 쏟아붓고 있으며, 그들의 노력은 우주의 기원과 우주에서의 우리 위치에 대해서 계속해서 파헤칠 것이라고 전했다.