우주배경복사 관찰해 우주초기 별·은하 연구한다

천문연구원이 관측장비 핵심 부품 개발
NASA 로켓에 실어 고도 325㎞서 촬영

우주배경복사를 관측하는 CIBER-2 적외선 카메라를 연구진이 옮기고 있다. NASA 제공

[파이낸셜뉴스] 한국천문연구원이 한미일 공동으로 우주 초기의 별과 은하에 대한 연구를 진행하고 있다. 천문연구원은 우주배경복사를 관측하는 적외선카메라 시스템(CIBER-2)의 핵심부품을 개발했다.

천문연구원은 CIBER-2를 실은 미항공우주국(NASA)의 블랙 브랜트 9호 로켓이 지난 7일 16시 25분(한국시각) 미국 뉴멕시코 주의 화이트 샌드 미사일 기지에서 발사에 성공했다고 9일 밝혔다.

CIBER-2의 임무는 과학로켓에 탑재된 망원경을 통해 근적외선(1~2㎛) 영역의 우주배경복사를 관측함으로써 우주 초기의 별과 은하에 대한 연구를 수행하는 것이다. 천문연구원은 이번 CIBER-2 탑재체의 핵심 부품인 적외선 검출기, 데이터 처리·전송을 위한 전자 시스템, 그리고 지상 전자 장비 개발 등을 담당했다.

CIBER-2는 2009년부터 2013년까지 4차례에 걸쳐 성공적으로 발사된 CIBER-1의 후속 프로젝트이다.

이번 관측은 천문연구원이 미국 NASA 제트추진연구소(JPL), 캘리포니아공과대, 로체스터공과대, 일본 관서대 등과 함께 국제공동 개발한 적외선카메라 시스템 CIBER-2를 NASA 과학 로켓에 실어 진행했다. 이번에 발사된 과학로켓은 고도 325㎞까지 날아가 적외선 카메라를 운반해 약 350초 동안 수십개의 은하단에 해당하는 우주 공간을 관측했다. 우주공간을 관측한 후 다시 지구로 떨어진 로켓은 회수돼 재활용한다.

우주배경복사를 관측하는 적외선카메라 시스템을 장착해 우주로 쏘아 올릴 NASA의 블랙 브랜트 9호 로켓. NASA 제공

우주배경복사는 특정한 천체가 아니라 우주공간의 배경을 이루며 모든 방향에서 같은 강도로 들어오는 전파를 말한다. 우주배경복사는 주파수가 아주 짧은 마이크로파 영역에서부터 가시광선과 적외선 영역까지 다양하게 발생하는데, 적외선 영역의 우주배경복사는 우주 초기에 물질과 별이 생성되면서 발생된 것이므로 매우 희미하다. 또한 지상에서는 지구 대기에 의한 손실로 인해 관측이 어렵기 때문에 인공위성이나 로켓을 활용한 관측이 필수적이다.

또한, 적외선 관측은 우주 내에 비교적 저온의 영역(절대온도 수십~수천K)을 조사하는데 유효하다. 따라서 이번 CIBER-2의 적외선 우주배경복사 관측을 통해 은하와 은하 사이에 존재한다고 믿어지는 떠돌이 왜성의 분포와 양에 대해 연구함으로써 우주 진화 모델 연구에 중요한 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

천문연구원은 향후 계획된 CIBER-2 로켓 2차 발사를 포함해 NASA 등과 공동연구를 추진 중이며, 이번 관측 결과 분석 및 후속 연구도 참여할 예정이다.

[e-mail] 김만기 기자