마침내 우주 전체 지도를 찍으러 올라간 인류의 눈

1. 제임스 웹을 능가하는 새로운 망원경

유클리드는 제임스 웹이랑 똑같이 라그랑주 2 포인트라고 하는 달 궤도를 넘어 날아갔다. 유클리드는 제임스 웹처럼 우주를 관측하는 망원경이다. 다만 유클리드는 제임스 웹과 다르게 우주 전체 지도를 그리는 역할을 하려고 하고 있다.

 

유클리드 우주 망원경도 우주의 기하학을 완성하기 위해서 올라갔다. 이제 우주에 존재하는 모든 은하들 모든 물질의 공간 분포 지도를 그리겠다는 건 우주의 어디가 중력이 강하고, 어디가 중력이 약하고 다시 말하면 우주 시공간이 어디가 어떻게 휘어져 있고 왜곡되어 있는지 시공간 곡률의 지도를 그리겠다는 것이다.

이를 우주의 지도를 통해서 우주의 기하학을 파악하겠다는 맥락으로 유클리드라는 이름을 붙였다고 볼 수 있다.

2. 드디어 공개되는 우주 전체의 지도

유클리드의 거울 지름이 1.2m쯤 된다. 유클리드는 비록 거울의 사이즈는 작지만 한 번에 더 넓은 화각으로 더 넓은 면적을 숭덩숭덩 찍겠다는 것이다. 유클리드는 시간당 우리 지구의 하늘에서 보름달 세 개 정도를 덮을 수 있는 면적을 탁탁 찍을 수 있다. 



현재 유클리드는 예정 궤도에 도착을 해서 첫 번째 테스트 컷 이미지들을 공개하고 있다. 앞으로 예정대로 관측을 쭉 이어가 준다면 한 올해 10월쯤부터 첫 번째 데이터가 릴리즈될 거라 기대해 본다.



3. 우주 암흑에너지 논란을 끝내러 올라간 유클리드 망원경

우주에 얼마나 많은 물질이 어떻게 분포하는지 알아내기 위해선

1) 우주에 살고 있는 것들이 얼마나 강한 중력으로 잡아당기고 있는지

2) 우주의 팽창을 얼마나 더디게 하고 있는지에 대해 측정해야 한다.

현재 우리 우주를 결정하는 요인은 크게 두 가지라고 볼 수 있다. 중력에 반해서 아직 정체는 모르지만 우주를 더 살찌우려 하고 더 팽창시키려고 하는 미지의 에너지가 있다. 우리가 이걸 암흑에너지라고 부른다. 현재 파악하고 있기로 암흑에너지가 점점 더 우세해지고 있는 걸로 보인다.

원래는 우주가 감속팽창할 거라 기대했기 때문에 감속팽창을 입증하려고 관측을 시작했다. 근데 실제로 관측해보니까 정반대가 나와버렸고, 이게 암흑에너지, 즉 가속팽창을 발견하게 된 계기가 된 것이다.

4. 도대체 우주의 중심은 어디일까?

'우주 관측' 하면 따라다니는 질문 중의 하나이다. 내가 지금 살고 있는 지구를 중심으로 사방에 둥근 우주의 지도를 그리기 때문에 내가 있는 지구가 관측한 영역 전체의 중심처럼 보일 뿐, 우주에는 명확한 중심이 없다. 



은하가 모여있는 곳이 중심 아닌지에 물음에는 그럴 가능성은 낮다는 것이다. '우주 물질들의 분포가 비대칭하게 한쪽에만 막 쏠려 있더라'라고 하면 빅뱅, 우주 팽창 자체가 균일하게 벌어지지 않았다는 뜻이 되는 것이다. 그렇게 되면 빅뱅 자체가 틀렸다고 할 수는 없지만

빅뱅의 과정을 설명하는 지금의 우주론 모델에 꽤 치명적인 수정이 필요해지는 아주 중요한 발견일 수는 있다.

5. 유클리드가 보여줄 현상 

천문학, 특히 현대 천문학에서 하고 있는 전형적인 관측 방식이다. 우리는 이 방식을 하늘 전체를 훑어본다고 해서 서베이 관측이라고 한다. 그리고 최근에 칠레에 완공된 루빈 망원경이라는 게 있는데, 이 망원경으로 개선된 레거시 서베이라고 해서 더 깊고 거대한 우주를 찍고 더 새로운 우주 지도를 완성하는 LSST 프로젝트도 준비 하고 있다.

이처럼 천문학자들은 계속 더 좋은 망원경으로 우주 지도를 그리려고 한다. 이렇게 완성한 서베이 데이터는 적당히 데이터가 쌓이면 공개를 한다. 이를 데이터 릴리즈라고 해서 DR이라고 부른다. 하늘 전역의 지도를 완성하면 전 방향의 모든 관측 데이터를 공개 하는 것이다. 더 과거 시점의 이야기들도 연구를 할 수 있을 거라는 기대감이 든다.

6. 우주의 진화를 검증하러 간 유클리드

 



천문학, 특히 현대 천문학에서는 우주를 연구하는 방식이 두 가지 축이 있다. 직접 관측을 하건 관측된 데이터를 통계적으로 연구를 하건 1) 관측된 우주를 가지고 연구를 하는 관측 천문학이 있다. 실제 망원경으로 보고 망원경으로 얻은 데이터를 연구하는 것이다. 2) 반대로 관측을 안 하는 천문학자들도 있다. 이 사람들은 슈퍼컴퓨터만 가지고 우주를 연구한다.

시뮬레이션이 아무리 발전이 돼서 시뮬레이션에서 발견되는 구조가 있다 하더라도 실제 관측으로 확인할 수 없으면 입증되었다고 할 수가 없다. 드디어 우리가 더 먼 우주에 대해서까지 깊은 지도를 그릴 수 있게 된다면 컴퓨터 시뮬레이션들이 제시했던 구조나 은하들의 형태나 분포를 실제 우주에도 있는지 확인해 볼 수 있게 되는 것이다. 그렇게 되면 관측 천문학과 시뮬레이션 이론 천문학이 만나는 굉장히 중요한 일이 가능해지는 것이다.

7. 천문학자가 보고 싶은 유클리드 사진

굉장히 작고 귀여워서 볼 수조차 없으며 너무 흐릿해서 잘 보이지도 않아서 어려운 왜소은하라는 것이 있다. 왜소은하는 되게 중요하다. 또한 질량이 가볍다.

이 원시은하, 왜소은하들은 워낙에 흐릿하고 어둡다 보니까 조금만 거리가 멀어지면 보는 게 불가능하다. 유클리드도 허블이랑 제임스 웹과 똑같이 어느 정도 영역을 정해놓고 사진을 찍는 딥필드도 예정되어 있다. 이런 딥필드 서베이도 하게 되면 더 흐릿한, 더 먼 거리의 작은 천체들까지 보이게 될 것이다. 그러면 곳곳에 숨어있던 왜소은하들 또는 초기 은하들도 발견하게 될 것이다.