허블보다 100배 넓게 본다… NASA 로만 우주망원경이 바꿀 우주 관측

로만 우주망원경은 어떤 망원경인가

NASA의 낸시 그레이스 로만 우주망원경은 근적외선으로 하늘을 넓고 빠르게 훑는 우주 관측소다. 개별 천체를 아주 깊게 확대하는 데 초점을 둔 망원경이라기보다, 방대한 수의 은하와 별, 외계행성을 한꺼번에 조사해 우주의 큰 구조와 분포를 파악하는 ‘우주 인구조사’에 가깝다.

로만은 2026년 8월 30일 미국 플로리다주 케네디 우주센터에서 스페이스X의 팰컨 헤비에 실려 발사될 예정이다. NASA는 이번 발사 일정이 이전 목표보다 8개월 앞당겨졌다고 설명한다.

이름과 설계의 배경

이 임무는 처음에 **WFIRST(Wide Field Infrared Survey Telescope)**라는 이름으로 추진됐으며, 2020년 낸시 그레이스 로만을 기리기 위해 현재의 이름으로 바뀌었다. 로만은 NASA 최초의 수석 천문학자로, 우주망원경을 통한 천문 관측 발전에 큰 역할을 한 인물이다.

로만의 주경은 지름 2.4m로 허블 우주망원경과 같다. 차이는 주경 뒤에 연결된 카메라와 관측 설계에 있다. 주력 장비인 **광시야 장비(Wide Field Instrument·WFI)**는 허블보다 최소 100배 넓은 시야를 제공한다. 즉, 허블과 비슷한 수준의 선명도를 유지하면서 훨씬 넓은 하늘을 한 번에 조사하는 것이 목표다.

NASA는 로만이 임무 기간 동안 약 10억 개 은하의 빛을 측정할 가능성이 있다고 보고 있다. 이렇게 거대한 표본을 확보하면 특정 은하 하나의 특성뿐 아니라, 은하가 우주 전체에서 어떻게 분포하고 시간이 지나며 어떻게 변했는지를 통계적으로 분석할 수 있다.

암흑에너지와 암흑물질의 비밀

로만의 핵심 임무 중 하나는 우주의 팽창이 왜 점점 빨라지는지 알아내는 것이다. 연구진은 다음과 같은 관측을 결합할 계획이다.

• 은하 분포 측정: 은하가 3차원 공간에 어떻게 모여 있는지 조사한다.
• 약한 중력렌즈 관측: 앞쪽에 있는 질량이 뒤쪽 은하의 빛을 미세하게 휘게 만드는 현상을 분석한다.
• Ia형 초신성 관측: 밝기와 거리를 비교해 우주의 팽창 역사를 추적한다.

약한 중력렌즈는 눈에 직접 보이지 않는 질량의 흔적을 보여준다. 은하의 모양이 얼마나 뒤틀렸는지 측정하면 암흑물질이 우주에 어떻게 분포하는지 지도를 만들 수 있다.

또한 은하의 성장과 우주의 팽창을 함께 비교하면 암흑에너지가 일정한 우주상수에 가까운지, 시간이 지나며 변하는지, 또는 우주 규모에서 중력 이론을 수정해야 하는지를 검증할 수 있다.

외계행성은 어떻게 찾나

로만은 우리 은하 중심부에 있는 수억 개 별의 밝기를 반복적으로 관측하는 은하 중심부 시계열 탐사를 진행한다. 주요 방법은 행성이 별빛을 잠시 증폭시키는 중력 미세렌즈다.

앞쪽의 별과 그 주변 행성이 뒤쪽 별과 거의 일직선에 놓이면, 앞쪽 천체의 중력이 일종의 렌즈처럼 작용해 뒤쪽 별의 빛이 잠깐 밝아진다. 이 짧은 변화에서 행성의 존재를 추론하는 방식이다.

이 방법은 별 앞을 가로질러 별빛을 가리는 행성을 찾는 통과 방식과 다르다. 따라서 별에서 멀리 떨어진 차가운 행성, 태양계 외곽과 비슷한 궤도의 행성, 심지어 별 없이 우주를 떠도는 자유부유 행성도 포착할 수 있다. NASA의 현재 설명은 이 기법으로 약 10만 개의 행성을 찾을 수 있다는 전망이다. 일부 자료에 등장하는 ‘최대 20만 개’라는 수치는 현재 NASA 공식 추정치와는 구분할 필요가 있다.

행성을 직접 촬영하는 코로나그래프

로만에는 별빛을 가려 주변의 희미한 천체를 드러내는 **코로나그래프 장비(Coronagraph Instrument·CGI)**도 탑재된다. 이 장비는 로만의 주된 통계 탐사 장비라기보다, 외계행성을 직접 촬영하고 분광하는 기술 실증 장비다.

코로나그래프는 선택된 거대 외계행성과 별 주변의 먼지 원반, 즉 행성이 만들어지는 영역을 관측한다. 이를 통해 별빛을 억제하고 행성의 희미한 신호를 분리하는 기술을 시험하며, 향후 생명체 거주 가능성이 있는 작은 행성을 직접 연구할 차세대 임무의 기반을 마련한다.

발사 후 어디에서 관측하나

발사 뒤 로만은 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 태양·지구 L2 라그랑주점 부근으로 이동한다. L2는 지구와 태양의 상대적 위치를 활용할 수 있는 우주 공간으로, 로만이 태양을 공전하면서 지구와의 관계를 유지하며 관측하기에 적합한 장소다.

망원경은 명목상 5년 운용되며, 목표 운용 기간은 10년이다. 발사와 궤도 진입 뒤에도 자체 추진계를 이용해 목표 지점으로 이동하고 위치를 유지해야 한다.

발사 준비의 중요한 단계로 NASA는 2026년 7월 25일 케네디 우주센터에서 로만에 약 290갤런, 약 1,100ℓ의 하이드라진을 주입했다. 이 연료는 발사 후 궤도 조정과 위치 유지에 사용된다.

웹 우주망원경과 경쟁 관계일까

로만과 제임스 웹 우주망원경(JWST)은 경쟁자라기보다 역할이 다른 동반자에 가깝다. 로만은 넓은 시야와 빠른 탐사 속도로 희귀한 초신성, 외계행성, 특정한 은하 집단을 대규모로 찾아낸다. 반면 웹은 선택된 천체를 훨씬 깊고 세밀하게 관측하는 데 강점이 있다.

따라서 로만이 광대한 하늘에서 중요한 후보를 찾아내면, 웹이 그중 일부를 후속 관측해 대기 성분이나 별과 행성의 세부 물리적 특성을 분석하는 방식의 협력이 가능하다.

숫자로 과장하지 않는 로만의 의미

로만의 진정한 가치는 단순히 ‘더 많은 사진’을 찍는 데 있지 않다. 허블과 비슷한 선명도를 유지하면서 관측 범위를 크게 넓혀, 우주가 어떻게 팽창하고 구조를 형성했는지, 행성계가 얼마나 다양한지에 대한 통계적 증거를 쌓는 데 있다.

다만 ‘연간 500테라바이트의 데이터’나 ‘허블이 100년 걸릴 관측을 한 달 만에 끝낸다’는 구체적 표현은 제공된 고권위 자료만으로는 확인하기 어렵다. 현재 NASA 자료로 확실히 뒷받침되는 핵심 수치는 허블보다 최소 100배 넓은 시야, 임무 기간 중 약 10억 개 은하의 빛 측정 가능성, 그리고 중력 미세렌즈를 통한 약 10만 개 행성 탐색이다.