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[IT뉴스][사이언스 스코프]우주의 비밀 좇는 로먼…한국 천문학에도 새로운 기회

온카뱅크관리자

2026-11-08 07:07:26

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 암흑에너지·외계행성 탐사…허블보다 200배 넓게 관측 KMTNet 공동 관측 기대…한국 주도 KLST 구상 
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 편집자주
 '사이언스스코프(Science Scope)'는 특정 과학기술 현상을 깊이 있게 들여다보고, 그 의미와 미래를 분석하는 기획입니다.
 
 </blockquote>
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 <img alt="미국 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터의 청정실에서 기술진이 낸시 그레이스 로먼 우주망원경의 조립 상태를 점검하고 있다. 로먼 우주망원경은 넓은 우주 영역을 고해상도로 관측해 암흑에너지의 특성과 외계행성 등을 연구할 예정이다. NASA 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/08/akn/20261108070131402mutl.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="3SgxxbQ9kL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/08/akn/20261108070131402mutl.jpg" width="658">
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 미국 항공우주국(NASA) 고다드우주비행센터의 청정실에서 기술진이 낸시 그레이스 로먼 우주망원경의 조립 상태를 점검하고 있다. 로먼 우주망원경은 넓은 우주 영역을 고해상도로 관측해 암흑에너지의 특성과 외계행성 등을 연구할 예정이다. NASA 제공
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 우주는 왜 점점 더 빠르게 팽창할까. 우리은하에는 별에 속하지 않은 채 홀로 떠도는 행성이 얼마나 많을까. 천문학자들이 오랫동안 풀지 못한 두 질문에 답하기 위해 미국 항공우주국(NASA)의 낸시 그레이스 로먼우주망원경(Nancy Grace Roman Space Telescope)이 우주로 향했다. 지난 8월 30일 발사된 로먼우주망원경은 현재 본격적인 과학 관측을 앞두고 최종 장비 점검을 진행하고 있다.
 로먼은 허블우주망원경과 같은 지름 2.4m의 주경을 갖췄지만, 근적외선 관측 시야는 약 200배 넓다. 수많은 은하와 초신성을 관측하고, 별빛의 미세한 변화에서 외계행성의 흔적을 찾아낼 예정이다.
 로먼의 등장은 한국 천문학계에도 기회다. 한국천문연구원의 외계행성탐색시스템(KMTNet)이 축적한 자료와 로먼의 관측 결과를 연계하고, 국내 연구진의 국제 공동연구 경험을 활용할 수 있기 때문이다. 한국 주도 대형 분광망원경(KLST) 구상과도 연결된다.
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 박병곤 한국천문연구원 책임연구원은 아시아경제와의 서면 인터뷰에서 "로먼우주망원경은 암흑에너지와 외계행성 연구에서 획기적인 관측을 통해 신기원을 이룩할 수 있을 것으로 기대된다"며 "우리나라의 KMTNet이 로먼우주망원경과 협업을 이룰 수 있다면 시너지를 통해 더욱 큰 성과를 얻을 수 있을 것"이라고 밝혔다.
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 AI 생성 이미지
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 넓게 보는 로먼, 깊게 들여다보는 제임스웹
 로먼의 가장 큰 특징은 광시야 관측 능력이다. 많은 천체를 한꺼번에 관측할 수 있어 발생 확률이 낮거나 예측하기 어려운 현상을 탐색하는 데 유리하다. 대표적인 사례가 초신성 폭발과 중력미세렌즈 현상이다.
 초신성은 언제 어디서 폭발할지 예측하기 어렵다. 중력미세렌즈 역시 멀리 있는 별과 관측자 사이에 다른 천체가 우연히 일직선으로 놓일 때 발생하는 드문 현상이다. 로먼은 넓은 하늘을 반복적으로 관측해 이러한 현상을 찾아내고, 은하의 위치와 거리를 조사해 우주의 3차원 구조와 진화 과정도 추적한다.
 제임스웹우주망원경(JWST)과의 차이도 여기에 있다. 지름 6.5m의 주경을 갖춘 제임스웹은 외계행성의 대기 성분이나 초기 우주의 희미한 은하처럼 특정 천체를 정밀하게 분석하는 데 강점을 보인다. 반면 로먼은 넓은 영역에서 새로운 천체와 현상을 대규모로 찾아내는 데 유리하다. 두 망원경은 상호 보완적 관계다.
 암흑에너지는 정말 변하지 않을까
 로먼의 핵심 임무 가운데 하나는 우주의 가속 팽창을 일으키는 것으로 추정되는 암흑에너지의 성질을 밝히는 것이다. 1990년대 후반 천문학자들은 멀리 떨어진 별의 폭발을 관측하다가 우주의 팽창 속도가 오히려 빨라지고 있다는 사실을 발견했다.
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 이때 활용한 것이 'Ia형 초신성'이다. 백색왜성이라는 별의 잔해가 폭발하면서 발생하는 현상으로, 폭발할 때 나타나는 밝기의 특성을 이용해 거리를 측정할 수 있다. 이를 통해 우주의 팽창 속도를 알아낸 것이다.
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 <img alt="미국 항공우주국(NASA)의 낸시 그레이스 로먼 우주망원경이 우주에서 관측하는 모습을 표현한 상상도. 로먼 우주망원경은 넓은 시야로 수많은 은하와 별을 관측해 암흑에너지의 특성과 우주 팽창의 역사, 외계행성 등을 연구할 예정이다. NASA 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/08/akn/20261108070133924wgjp.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="p3WUUGpXNi" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/08/akn/20261108070133924wgjp.jpg" width="658">
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 미국 항공우주국(NASA)의 낸시 그레이스 로먼 우주망원경이 우주에서 관측하는 모습을 표현한 상상도. 로먼 우주망원경은 넓은 시야로 수많은 은하와 별을 관측해 암흑에너지의 특성과 우주 팽창의 역사, 외계행성 등을 연구할 예정이다. NASA 제공
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 과학자들은 가속 팽창을 설명하기 위해 '암흑에너지'라는 개념을 도입했다. 현재 가장 널리 받아들여지는 우주론에서는 암흑에너지가 시간이 지나도 변하지 않는다고 가정하지만, 실제로 그런지는 확인되지 않았다.
 로먼은 더 많은 초신성과 은하를 관측해 우주의 팽창 역사를 추적할 계획이다. 멀리 있는 은하의 빛이 물질의 중력 때문에 미세하게 휘어지는 '약한 중력렌즈' 현상도 분석한다. 이를 통해 암흑물질의 분포와 우주 구조의 성장 과정을 파악할 수 있다.
 최근 미국 에너지부 등이 참여하는 암흑에너지분광장비(DESI) 연구에서는 암흑에너지가 시간에 따라 변할 가능성을 시사하는 잠정 결과가 발표됐다. 아직 확정적인 증거는 아니지만, 로먼의 관측은 이를 독립적으로 검증하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
 박 책임연구원은 "로먼우주망원경은 우주의 가속 팽창을 보다 더 정밀하게 측정할 뿐 아니라 우주 팽창을 나타내는 아인슈타인의 우주상수가 시간에 따라 변하는 물리량인지 여부를 가릴 수 있을 것"이라며 "이에 따라 아인슈타인의 중력이론도 수정될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
 다만 로먼이 암흑에너지의 실체까지 밝혀낼 수 있는 것은 아니다. 유럽우주국(ESA)의 유클리드우주망원경과 플랑크 위성, 베라루빈천문대의 시공간 유산 탐사(LSST), DESI 등의 자료를 결합해야 더욱 엄격한 검증이 가능하다.
 떠돌이 행성 찾는 로먼…한국 KMTNet의 역할
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 로먼의 또 다른 주요 임무는 외계행성 탐사다. 특히 '중력미세렌즈' 현상을 이용해 기존 관측으로 발견하기 어려웠던 행성들을 찾아낼 계획이다.
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 AI 생성 이미지
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 중력미세렌즈는 앞쪽 천체의 중력 때문에 멀리 있는 별빛이 일시적으로 밝아지는 현상이다. 밝기 변화를 분석하면 외계행성의 존재를 추정할 수 있다. 모항성에서 멀리 떨어진 행성이나 특정 별에 속하지 않고 우주 공간을 떠도는 '나홀로 행성'을 발견하는 데 유리하다.
 로먼은 우리은하 중심 방향에서 중력미세렌즈 현상을 관측해 약 1400개의 외계행성을 발견할 것으로 기대된다. 행성이 별 앞을 지나갈 때 별빛이 어두워지는 현상을 이용하는 '통과법(Transit Method)'으로도 외계행성을 탐색한다.
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 천문연이 운영하는 KMTNet은 칠레와 남아프리카공화국, 호주에 설치된 지름 1.6m 망원경 3대로 구성돼 있다. 서로 다른 경도에 망원경을 배치해 밤하늘을 연속적으로 관측한다.
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 2015년부터 운영된 KMTNet은 중력미세렌즈를 이용한 외계행성 탐색에서 상당한 자료를 축적했다. 로먼은 적외선으로 먼지에 가려진 은하 중심부의 별까지 관측할 수 있고, KMTNet은 지상에서 가시광선으로 장기간 관측할 수 있다는 장점이 있다.
 두 시설이 같은 중력미세렌즈 현상을 관측하면 위치 차이에 따른 시차 효과를 활용할 수도 있다. 로먼은 지구에서 약 150만㎞ 떨어진 제2라그랑주점(L2) 부근에서 관측하기 때문에 KMTNet과 서로 다른 방향에서 같은 현상을 보게 된다.
 박 책임연구원은 "지상망원경인 KMTNet과 L2 궤도의 로먼우주망원경이 동일한 미시중력렌즈 현상을 관측하는 경우 서로 다른 시선 방향의 차이로 인한 시차 효과가 나타난다"며 "이 시차를 활용하면 외계행성의 질량을 보다 정밀하게 측정할 수 있다"고 밝혔다.
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 다만 로먼은 은하 중심부를, KMTNet은 중심부에서 다소 벗어난 영역을 주로 관측해 공통 관측 대상이 제한적이라는 한계도 있다.
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 AI 생성 이미지
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 로먼 이후를 준비하는 한국…KLST 구상의 의미
 로먼의 등장은 한국 천문학계가 국제 대형 관측사업에서 어떤 역할을 수행할 것인지에 대한 질문으로 이어진다. 우주망원경이 천체를 찾아내면 지상 대형망원경은 그 빛을 파장별로 분석해 거리와 물리적 특성 등을 파악한다.
 천문연에는 이미 루빈천문대의 LSST와 DESI 연구에 참여하는 연구그룹이 활동하고 있다. 이들의 국제 공동연구 경험은 로먼의 관측 결과를 다른 탐사자료와 결합하는 데 활용될 수 있다.
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 여기서 한 단계 더 나아간 구상이 한국 주도 대형 분광망원경(Korea Large Spectroscopic Telescope·KLST)이다. 천문연은 남반구에 지름 6.5m급 망원경 2대를 구축해 최대 1만3000개 천체를 동시에 분광 관측하는 프로젝트를 기획하고 있다.
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 <img alt="박병곤 한국천문연구원 책임연구원. 천문연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/08/akn/20261108070138968lmra.jpg" data-org-width="400" dmcf-mid="zjtllkhDoR" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/08/akn/20261108070138968lmra.jpg" width="658">
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 박병곤 한국천문연구원 책임연구원. 천문연 제공
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 KLST가 현실화된다면 로먼이나 루빈천문대가 찾아낸 천체의 빛을 정밀하게 분석해 암흑에너지와 우주 거대구조 연구에 기여할 수 있다. 한국이 관측 인프라를 직접 구축해 연구를 주도할 가능성도 열린다.
 다만 KLST는 아직 건설이 확정되지 않았다. 예산과 국제 협력체계, 운영 인력 확보 등 해결할 과제가 남아 있다. 로먼과의 공동 관측 역시 검토가 필요한 연구 방향이다.
 박 책임연구원은 "LSST와 DESI 탐사에 참여하고 있는 우리나라 천문학자들이 로먼우주망원경 연구그룹과 활발히 협력 연구를 수행할 수 있을 것으로 기대된다"며 "나아가 현재 기획 중인 대한민국 주도의 분광우주탐사 대형망원경(KLST) 프로젝트가 현실화된다면 이 분야 연구의 국제적인 선도그룹으로 부상할 수 있을 것"이라고 기대했다.
 김종화 기자 justin@asiae.co.kr
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