유럽남방천문대의 초거대 망원경 간섭계(VLTI)에서 발사된 레이저 광선이 타란툴라성운을 관측하며 대기 간섭을 보정하는 기술을 선보였습니다. 이 기술은 우주 관측의 새로운 지평을 열 것으로 기대됩니다.
칠레 아타카마사막 의 유럽남방천문대 (ESO)에서 발사된 4개의 레이저 광선이 밤하늘을 가르며 우주를 향해 뻗어나가는 장관이 펼쳐졌다. 이 광선의 끝에는 인공별 이 생성되어, 별을 더욱 선명하게 관측할 수 있도록 돕는다.
이는 대기 간섭으로 인한 빛의 굴절을 보정하기 위한 핵심적인 기술의 일환이다. 마치 SF 영화 속 우주 전쟁 장면을 연상시키는 이 놀라운 광경은, 인류가 우주의 비밀을 밝히기 위해 끊임없이 노력하는 모습을 보여준다. 아타카마사막의 고도 2600m 이상에 위치한 ESO의 초거대 망원경 간섭계(VLTI)에서 발사된 이 레이저 광선은 16만 광년 떨어진 대마젤란은하 내의 타란툴라성운을 목표로 한다. 타란툴라성운은 우리 은하 근처에서 가장 활발하게 별이 탄생하는 지역 중 하나로, ‘우주의 요람’이라고 불린다.
VLTI는 8.2m 크기의 주망원경 4대와 1.8m 크기의 보조망원경 4대로 구성되어 있으며, 이들을 결합하여 최대 200m에 달하는 거대한 가상 거울을 만들어낸다. 이러한 기술을 통해 천문학자들은 우주의 깊은 곳을 더욱 자세히 관측할 수 있게 되었다. 최근 성능 개선 작업을 완료한 VLTI는 타란툴라성운 중심부에 있는 쌍성을 관측하는 데 성공했으며, 이전 관측 데이터와 함께 새로운 이미지를 공개했다. 지상 망원경 관측의 가장 큰 어려움은 지구 대기이다.
별빛이 대기를 통과하면서 공기 입자에 의해 굴절되고 흔들리기 때문에, 아무리 성능이 뛰어난 망원경이라도 대기 간섭을 완전히 피할 수 없다. VLTI는 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘적응 제어 광학’ 기술을 사용한다. 이 기술은 레이저를 사용하여 약 90km 상공의 중간권에 있는 나트륨 원자를 자극하여 빛을 내도록 한다. 이렇게 생성된 ‘인공 가이드 별’을 이용하여 대기 간섭으로 인한 빛의 왜곡을 상쇄하는 것이다.
인공 별의 흔들림을 실시간으로 측정하여 대기가 빛을 얼마나 왜곡시키는지 파악하고, 이를 반영하여 망원경의 반사경을 정밀하게 보정한다. 이는 마치 물결이 일렁이는 수영장 바닥의 타일이 찌그러져 보이는 현상을 컴퓨터와 정밀 거울을 사용하여 실시간으로 펴서 보여주는 것과 같다. 유럽남방천문대는 지난해 11월 VLTI에 ‘그래비티 플러스’라는 이름으로 대대적인 성능 개선 작업을 진행했다. 이전에는 주망원경 1대에만 적용되었던 레이저 시스템을 주망원경 4대 모두에 적용하고, 대기 보정 센서와 거울 제어 시스템도 교체하여 망원경의 성능을 획기적으로 향상시켰다.
타란툴라성운은 새로운 시스템의 첫 번째 관측 대상 중 하나였다. 이 사진은 성능 개선 작업에 참여했던 천문학자 앤서니 버듀가 망원경 밖에서 망원경의 작동 장면을 촬영한 것이다. 4대의 주망원경에서 발사된 레이저, 지상 90km 상공에 생성된 인공 별, 그리고 16만 광년 떨어진 타란툴라성운이 모두 한 장의 사진에 담겨, 인류와 우주의 심연이 연결되어 있음을 상징적으로 보여준다. 이 놀라운 기술과 장비들을 통해 우리는 우주의 기원과 진화에 대한 더 깊은 이해를 얻을 수 있을 것이다
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