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- 칠레 아타카마 사막은 특히 천문 관측에 적합.
- 공기는 매우 건조하고 구름이 거의 없어 빛과 전파 간섭이 외딴 고도까지 도달하지 않아
- 이 레이저 빔은 망원경의 적응 광학 장치의 기준점 역할.
- 이 빔은 대기로 인한 왜곡을 실시간으로 감지하고 보정할 수 있도록 한다

인공 별이 길을 가리킨다
ESO 망원경의 새로운 레이저 업그레이드로 더욱 선명한 우주 관측 가능

칠레 아타카마 사막의 맑은 밤하늘을 마치 광선검처럼 네 개의 레이저 빔이 가로지른다. 마치 공상과학 소설 속 장면처럼 보이는 이 모든 것이 최첨단 천문학이다. 유럽 남방 천문대(ESO)의 초대형 망원경 간섭계(VLTI)는 이 레이저를 사용하여 인공 별을 만든다. 천문학자들은 이 별을 이용하여 지구 대기로 인한 흐릿함을 측정하고 보정할 수 있다. 

▲ 칠레의 초대형 망원경(VLT)을 위한 새로운 가이드 별로 활용될 4개의 레이저 빔 © A. Berdeu/ESO

칠레 아타카마 사막은 특히 천문 관측에 적합하다. 이곳의 공기는 매우 건조하고 구름이 거의 없어 빛과 전파 간섭이 이 외딴 고도까지 거의 도달하지 않는다. 이것이 바로 유럽 남방 천문대(ESO)의 파라날 천문대(Paranal Observatory)를 비롯한 세계에서 가장 강력한 망원경과 세계에서 가장 높은 곳에 위치한 망원경, 그리고 현재 건설 중인 초대형 망원경(ELT)이 이곳에 있는 이유다.

인공 별 덕분에 더욱 선명한 이미지

이상적인 위치에 있음에도 불구하고, 이러한 지구 기반 망원경은 지구 대기의 움직임으로 인해 이미지가 흐릿해지는 문제점을 안고 있다. 바로 이러한 이유로 ESO는 장비를 업그레이드했다. GRAVITY+ 프로젝트에서 초대형 망원경 간섭계(VLTI)에 속한 4대의 대형 망원경에 레이저가 장착되었다. 이 레이저는 하늘로 빛을 쏘아 지구 표면에서 90km 상공에 인공 별을 생성한다.

이 레이저 빔은 망원경의 적응 광학 장치의 기준점 역할을 하여 대기로 인한 왜곡을 실시간으로 감지하고 보정할 수 있도록 한다. 이전에는 대상 천체 근처에 밝고 자연스러운 별이 필요했다. 이러한 별은 하늘 어디에나 존재하지 않기 때문에 많은 천체를 고해상도로 관측할 수 없었다. 이번 업그레이드를 통해 망원경은 남쪽 하늘 전체를 관측할 수 있게 되었고, 관측 성능도 크게 향상되었다.

새로 발견된 이중성

처음 며칠 동안 이 새로운 관측 보조 장비의 성능이 이미 입증되었다. 천문학자들은 우리 이웃 은하인 대마젤란운의 타란툴라 성운에 새로운 레이저를 조준했다. 그곳에서는 겉보기에 하나처럼 밝은 별이었던 것이, 이제 더 높은 해상도 덕분에 근접 쌍성계로 밝혀졌다. 이러한 발견은 업그레이드된 VLTI의 향상된 해상도와 감도 덕분에 가능했다. 이는 업그레이드의 엄청난 잠재력을 보여준다.

"이를 통해 우리는 이제 초기 우주의 천체들을 관측할 수 있다. 여기에는 두 번째 밤에 연구했던 퀘이사도 포함된다. 퀘이사에서는 블랙홀 바로 근처에서 뜨겁고 밝은 산소 가스를 감지할 수 있었다"고 막스 플랑크 외계물리학 연구소의 천문학자이자 해당 장비 컨소시엄의 회원인 시미즈 타로는 말했다. 새로운 레이저를 통해 연구자들은 멀리 떨어진 활동 은하를 연구하고, 초대질량 블랙홀의 질량을 측정하고, 행성 형성 원반과 함께 어린 별을 관측할 수 있게 될 것이다. 파라날 상공의 네 개의 레이저 빔은 기술적 진보를 의미할 뿐만 아니라 우주에 대한 수많은 새로운 통찰의 시작을 의미한다.
출처: 유럽 남방 천문대(ESO), 막스 플랑크 천문학 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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