스피처 & 케플러 우주 망원경

스피처 우주 망원경(Spitzer Space Telescope)

 

개요

스피처 우주 망원경은 NASA의 대형 망원경 프로그램 중 하나입니다. 2003년 8월 25일, 미국 케이프커내버럴 공군 기지에서 델타 II 로켓에 실려 발사되었습니다. 스피처에는 적외선 어레이 카메라(IRAC), 적외선 분광기(IRS), 다중 대역 이미지 처리 포토미터(MIPS)가 탑재되었습니다. 적외선 우주 망원경인 스피처는 기존 설계수명이었던 5년을 넘어 약 16년 동안 임무를 수행했습니다. 2020년 1월 30일, NASA는 스피처에게 퇴역을 의미하는 안전모드 명령을 내렸고, 이 명령을 수신한 스피처는 공식적으로 임무를 종료했습니다. 스피처는 지구 궤도를 도는 다른 우주 망원경들과는 달리 태양 궤도를 돌았습니다. 망원경의 이름은 우주망원경을 처음으로 제안한 라이만 스피처(Lyman Spitzer Jr.) 박사의 이름에서 따왔습니다. 망원경 본체는 태양의 열을 가리는 판으로 보호되었고 경량 베릴륨으로 구성된 반사 망원경이 탑재되었습니다. 액체 헬륨을 이용해 5.5 켈빈까지 냉각해 고정밀 적외선 관측을 할 수 있었습니다. 지구에서도 열이 나기 때문에 스피처는 지구로부터 일정한 거리를 두고 태양 주위를 공전하는 궤도에 배치되었습니다. 임무 중 냉각재가 줄어들면서 스피처도 조금씩 지구에서 멀어졌습니다. 스피처는 퇴역할 때까지 별 형성, 행성, 먼 은하 등 다양한 분야에서 중요한 발견을 거듭했습니다.

 

연혁

1970년대, 당대의 천문학자들은 지구 밖에 적외선 망원경을 올려두는 방안을 고민하기 시작했습니다. 79년, 미국국립과학원(NAS)의 국립연구위원회 보고서인 ‘1980년대 우주 천문학의 및 천체물리학 전략’에서 적외선 망원경이 우주왕복선이 싣고 다니는 기지인 스페이스랩에 비치될 가장 중요한 장비 중 하나라는 주장이 나왔습니다. 보고서에는 극저온 상태로 냉각된 적외선 망원경을 오랜기간 궤도 위에 올려두고 연구할 수 있을 것이라는 최초의 전망을 담고 있었습니다.

 

관측 결과

스피처는 허블만큼 유명하지는 않았지만, 스피처의 업적 또한 우주 관측 역사에 매우 큰 영향을 미쳤습니다. 05년에는 가설로만 존재했던 막대나선은하를 관측하는 데 성공합니다. 토성 주위에 존재한 얼음 고리를 최초로 확인하기도 했습니다. 트라피스트-1(TRAPPIST-1)로 알려진 별을 도는 지구 크기만 한 7개의 행성 중 4개를 좀 더 면밀히 관측했고, 우리 은하 안에 존재하는 별들의 고리 중 하나인 굴드 대(Gould Belt)를 다양한 파장 영역에서 관측하는 연구를 수행하여 뱀자리에 있는 50개의 젊은 항성으로 구성된 뱀자리 남쪽 성단을 발견하기도 했습니다.

 

케플러 우주 망원경(Kepler Space Observatory)

개요

케플러 우주 망원경은 NASA에서 태양계 밖 지구형 행성을 탐사하기 위해 제작되었습니다. 2009년 3월 7일, 플로리다에 위치한 케네디 우주센터에서 발사되었습니다. 약 9년 6개월 동안 임무를 수행하고 2018년 10월 30일에 퇴역했습니다. 케플러는 은하계의 일부를 관측하여 골디락스 존(생명체 거주 가능 영역) 내 또는 그 주변에 지구 크기의 행성을 발견하고 은하계에 이러한 행성들이 얼마나 있는지 추정할 수 있도록 설계되었습니다. 케플러에 탑재된 과학기기는 광도계인데, 최초 관측 목표였던 3년 6개월/항성 약 10만 개 관측을 넘어 9년 6개월 동안 약 53만 개의 별을 관측하고 행성 약 2600개를 검출해 냈습니다. 2013년 11월 천문학자들은 케플러의 탐사 데이터를 바탕으로 은하계 내에 항성과 적색왜성의 거주 가능 영역 안에서 공전하는 지구 크기의 행성이 약 400억 개나 존재할 가능성이 있다고 추정했습니다. 이 행성 중 약 110억 개가 태양과 같은 항성 주위를 공전하고 있을 가능성이 있는 것으로 추정됩니다. 이러한 놀라운 결과에 천문학자들은 경악을 금치 못했습니다.

 

관측 결과

2009년 8월, NASA는 케플러의 초기 관측 결과를 발표했습니다. 이미 알려져 있었던 태양계 밖 행성 HAT-P-7b의 존재를 확인하였고 이로써 케플러가 지구 크기의 행성을 발견하기에 충분한 능력을 갖추고 있다는 것이 입증되었습니다.

2010년 1월, NASA는 뜨거운 목성형 행성인 5개의 행성 관측 결과를 발표하고 케플러 4b, 5b, 6b, 7b, 8b라 명명했습니다.

2010년 6월, 케플러 우주 망원경은 지금까지 관찰한 항성 중 후속 관측을 위한 일부 자료를 제외하고 거의 모든 자료를 일반에 공개했습니다. 

2011년 1월, 탐사 이래 최초의 지구형 외계 행성 케플러 10b가 발견되었습니다. 다만 항성에 너무 가까워서 생명체가 존재할 가능성은 거의 없을 것으로 추정되었습니다. 2월에는 행성 후보를 1200여 개 이상 발견한 것도 밝혀졌습니다. 12월에는 약 2300개의 행성 후보를 발견했다고 발표했습니다. 이러한 관측 결과를 바탕으로 케플러 우주 망원경 팀은 우리 은하에 최소 500억 개의 행성이 있고 이 중 최소 5억 개가 생명체 거주 가능 영역 안에 있을 것으로 추정했습니다. 

케플러는 2013년에도 활발한 관측 활동을 했지만, 관측 시 자세 제어를 위한 반작용 휠이 고장 나면서 위기를 맞게 됩니다. 더 이상 새로운 관측 결과를 얻기 힘들 것이라는 예상도 있었지만 태양광 그 자체를 또 다른 반작용 휠처럼 이용하는 K2 미션이 성공함에 따라 제 2의 전성기를 맞게 됩니다.

2015년 7월, 지구에서 약 1400광년 떨어진 곳에서 항성 케플러 452와 골디락스 존 안에서 공전하고 있는 452b를 발견했습니다.

2018년 10월, 연료가 다 소진된 케플러는 공식적으로 퇴역하게 됩니다. 천문학자들은 지금까지도 케플러가 관측한 수많은 데이터를 분석하며 연구에 매진하고 있습니다.