한국천문연구원, 미국 하버드대 등 5개 나라 11개 기관이 함께 추진해온 사상 최대 규모의 광학망원경(천체에서 나오는 빛을 모으는 망원경)인 ‘거대마젤란망원경’의 건설이 시작된다.

한국천문연구원은 “그동안 진행해온 거대마젤란망원경의 설계 과정이 마무리됨에 따라 칠레 라스 캄파나스산 정상에 건설을 시작한다”고 최근 밝혔다. 이 망원경의 높이는 38.7m, 무게는 1125t(톤)으로 허블우주망원경보다 빛을 모을 수 있는 능력이 100배, 천체를 식별하는 능력이 10배 좋아 달에 켜진 촛불까지 볼 수 있을 것으로 보인다.

거대마젤란망원경은 2021년에 첫 관측을 시작해 2024년부터는 본격적으로 관측 연구에 활용된다. 이 망원경이 완성되면 우리나라 천문학자들은 1년에 한 달가량 망원경을 이용해 우주를 연구할 계획이다. 거대마젤란망원경은 어떻게 멀리 떨어진 캄캄한 우주의 천체를 선명하게 볼 수 있는 것일까?

거대마젤란망원경기구 제공

빛 모아 확대시켜요

하늘에 무수히 떠있는 반짝이는 천체들은 너무나 먼 곳에 있으므로 인간의 시력으로는 보는 것이 한계가 있다. 밝은 별이라도 그 빛이 우리에게 오는 동안 사방으로 넓게 퍼져서 도착한 빛의 양이 매우 적기 때문에 모습을 잘 볼 수가 없는 것.

이런 상황에서 광학망원경은 ‘빛을 모아주고 확대’하여 사람이 물체를 좀 더 잘 볼 수 있게 해주는 유용한 도구이다. 이때 빛을 모으는 방식에 따라 ‘굴절(휘어서 꺾임)망원경’과 ‘반사망원경’으로 크게 나뉜다.

굴절망원경은 빛이 렌즈를 통과할 때 굴절되는 특성을 이용해 빛을 모을 수 있도록 만든 망원경이다. 반사망원경은 거울의 반사 성질을 이용해 빛을 모으도록 만들어진 망원경이다.

반사망원경은 빛의 경로를 바꾸는 두 번째 거울(부거울)에 따라 ‘케플러식망원경’, ‘뉴턴식망원경’, ‘카세그레인식망원경’, ‘그레고리안망원경’ 등으로 나뉜다. 거대마젤란망원경은 반사망원경으로, 그레고리안망원경과 같은 원리로 빛을 모은다.

그레고리안망원경은 주거울 중앙에 작은 구멍을 뚫고, 주거울로 모은 빛을 오목한 부거울이 다시 반사시켜 이 빛을 구멍 바깥으로 나가게 해 구멍 밖에서 관찰하는 식이다.

거울로 빛을 모은다?

거대마젤란망원경에 들어가는 거울은 우리가 평소에 쓰는 평면거울이 아닌 오목거울이다. 오목거울은 볼록렌즈와 비슷한 역할을 한다. 빛이 오목거울에 비치면 마치 빛을 볼록렌즈에 비쳤을 때 빛을 한 곳으로 모으는 것과 같이 초점이 한 곳으로 모인다.

거대마젤란망원경이 칠레 라스 캄파나스 산 정상에 설치된 가상도. 한국천문연구원 제공

그렇다면 왜 거대마젤란망원경에는 볼록렌즈 대신 오목거울을 사용하는 것일까? 가장 큰 이유는 바로 기술력이다. 현재 기술로는 지름 25m의 볼록렌즈를 만드는 것은 불가능하기 때문.

또 오목거울을 사용하면 볼록렌즈를 사용해 빛을 굴절시키는 것보다 훨씬 또렷한 영상을 얻을 수 있기 때문에 천체 관측에 훨씬 적합하다. 이런 이유로 현재 대부분의 천체망원경은 오목거울을 활용해 만들어지고 있다.

▶이영신 기자 lys@donga.com

도움말=한국천문연구원 양유진 박사