2024년 미 항공우주국(NASA)이 공개한 'JADES-GS-z14-0' 은하의 모습. 빅뱅 이후 3억년가량 지난 은하이며, 현재까지 관측된 은하 중 가장 먼 곳에 있다. NASA


"천문학의 역사는 물러서는 지평선의 역사다."
'빅뱅 이론'의 기초를 제공한 미국의 천문학자 에드윈 허블이 남긴 말이다. 허블은 자신의 말대로, 우주 공간이 계속 커지고 있다는 '우주 팽창 이론'을 관측을 통해 입증하면서 우주 연구의 새 지평을 열었다. 1990년엔 그의 이름을 딴 미 항공우주국(NASA)의 '허블 우주망원경'이 발사돼 대기권 밖에서 게임몰 활약을 시작했다.
허블망원경으로는 빅뱅으로 급팽창한 우주가 암흑시대(별이 없는 시대)를 거쳐 최초의 별과 은하가 만들어진 뒤 본격적으로 커지기 시작했는다는 '표준우주론'이 흔들리지 않았다. 허블망원경 발사 이후 30년이 지나 등장한 제임스웹우주망원경(JWST)이 우주를 들여다보기 전까지는.
미국의 과학 저널리스트 리처드 야마토릴게임 파넥이 쓴 '우주를 깨우다'는 NASA가 2021년 우주로 발사한 적외선 망원경 JWST가 태양계와 우리 은하를 넘어 우주 탄생과 근접한 시기의 은하를 들여다보며 표준우주론에 균열을 낸 성취를 조명한다. 아울러 기획 단계부터 도합 25년이 걸린 JWST의 제작·발사 과정에서 기술적·정치적 난관을 돌파해온 과학자들의 여정도 따라간다.

바다이야기합법

우주를 깨우다 리처드 파넥 지음, 강성주 옮김 워터베어프레스 펴냄, 2만2000원


NASA는 유럽우주청(ESA)·캐나다우주청(CSA)과 함께 1996년부터 JWST 프로젝트를 추진했다. 가시광선 위주로 설계된 허블망원경의 한계를 극복하기 게임몰릴게임 위해 JWST는 '적외선' 기반으로 설계됐다. 137억7000만년 전 빅뱅이 일어난 직후 등장한 초기 은하와 우리 은하 내 외계 행성들을 포착하려면 적외선 관측이 필수였다.
문제는 적외선이 열에 민감하다는 사실이었다. 우주에서 쓰는 적외선 망원경의 검출기는 극저온으로 유지돼야 했고, 태양의 직사광선의 영향력에서도 벗어나야 했다. JWST 바다이야기비밀코드 의 크기 또한 문제였다. 관측 성능을 위해 JWST의 주경은 6.5ｍ가 넘도록 설계됐다. 허블망원경의 3배에 달하는 크기였다. 해답은 망원경을 접어서 우주선에 태운 뒤 우주 공간에서 펼치는 것이었다. 세계 천문학 역사상 전례가 없는 도전이었다. 우주에서 망원경이 제대로 펼쳐지려면 344개 단일 실패 지점(한 지점이라도 실패하면 전부 실패)의 고비를 넘어야 했다. 개발 예산은 5억달러에서 100억달러까지 급증했다. 개발부터 발사까지 오랜 시간이 소요되면서 미국 정치권의 간섭도 심해졌다. 천문학적 예산을 쓰고도 성과를 거두지 못하자 의회는 "프로젝트를 그만두라"고 빈번히 요구했다.
고난을 딛고 태양과 지구의 중력이 균형을 이루는 라그랑주 L2 지점에 안착한 JWST가 보여준 우주의 모습은 눈부셨다. 태양계에서는 해왕성의 고리가 완전히 드러났다. 1989년 NASA의 보이저 2호가 일부 촬영에 성공한 이후 가장 선명한 사진이었다. 태양계에 포진한 소행성 중 일부에서 물이 발견된 것도 성과였다. 태양계가 아닌 다른 항성계에서도 생명이 살 수 있다는 단서가 될 만한 증거였다.
더 놀라운 발견은 빅뱅 이후 3억년이 지나지 않은 시점에 생겨난 초기 은하들을 정밀히 관측하면서 이뤄졌다. 복수의 은하였으며, 질량도 컸다. 표준우주론에 따르면 해당 시기는 은하가 제대로 만들어지기 어려운 때였다. 빅뱅 이후 초기 우주 팽창 타임라인이 수정될 가능성이 처음 제기된 것이다.
책은 프로젝트에 참여한 과학기술자들과 천문학자들을 등장시켜 JWST 제작과 발사, 초기 관측에 이르는 역사를 스토리텔링으로 풀어간다. 앞으로 JWST가 보여줄 새로운 우주의 모습도 기꺼이 긍정하면서. 원제는 'PILLARS OF CREATION(창조의 기둥)'.
[최현재 기자]