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1990년에 발사된 허블 우주 망원경은 지구 대기에 방해받지 않는 천체 관측으로 우주에 대한 선명한 이미지를 제공하였습니다. 수십 년 동안 허블은 다양한 천문학적 발견에 중요한 역할을 해왔습니다. 이는 은하의 탄생부터 소멸까지 우주에 대한 비교할 수 없는 통찰력을 제공했습니다. 이 글에서는 허블우주망원경을 만들게 된 원인, 발견사항, 수리 및 수명에 대해서 알려드리겠습니다.
허블우주망원경 만들게 된 계기
지구 대기가 자외선, x선, 감마선을 비롯한 특정 파장의 전자기 방사선을 차단할 뿐만 아니라 가시광선도 왜곡하여 지상 망원경 관측으로는 고해상도 이미지와 선명도를 얻기 어렵습니다. 이에 우주에 망원경을 설치하여 대기의 왜곡 없이 선명한 이미지를 얻기 위해 제작이 시작되었습니다. 망원경에는 천체로부터 빛을 모을 수 있는 2.4미터의 주 거울과 자외선, 가시광선, 근적외선 영역을 관찰할 수 있는 여러 가지 과학 장비가 장착되어 있습니다. 이러한 장비 덕분에 다재다능한 관측소가 되어 우주를 더 깊이 관찰할 수 있으며, 우주의 가장 먼 은하, 별과 행성의 구성, 블랙홀과 성운과 같은 현상을 포착할 수 있습니다. 허블 우주 망원경 제작 후 1990년 4월 24일 우주 왕복선 디스커버리호를 타고 우주로 발사되었습니다. 지구에서 약 547km 떨어진 지구 궤도에 도달한 후 승무원은 왕복선의 로봇 팔을 사용하여 허블망원경을 화물칸에서 들어 올렸습니다. 망원경은 다음 날인 4월 25일에 우주로 방출되었으며, 우주비행사들은 망원경을 분리하기 전에 망원경이 제대로 작동하는지 확인하기 위해 몇 가지 점검을 수행했습니다. 성공적인 궤도 안착 이후 망원경은 우주를 탐험하고 지구 대기의 간섭 없이 우주의 명확하고 상세한 이미지를 포착하는 임무를 시작했습니다.
발견사항
허블의 초기 주요 발견 중 하나는 큰 곰자리의 작은 공간 영역을 포착한 허블 딥 필드 이미지였습니다. 텅 빈 것처럼 보이는 하늘을 촬영하여 수천 개의 은하계를 보여주고 우주가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 광대하고 훨씬 더 많은 은하가 존재하는 것을 확인했습니다. 허블은 우주의 팽창 속도를 결정하는 데도 중요한 역할을 했습니다. la형 초신성이라고 불리는 특수한 유형의 폭발별을 관찰함으로써 은하까지의 정확한 거리를 측정할 수 있었습니다. 초신성은 폭발할 때 항상 같은 밝기로 빛나기 때문에 망원경에서 얼마나 밝게 보이는지 측정함으로써 은하가 지구로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알아낼 수 있었습니다. 또한 허블 우주 망원경은 폭발한 별이 남긴 가스 구름인 성운의 이미지를 포착하고 독수리 성운과 오리온성운과 같은 지역에서 새로운 별이 형성되는 것을 관찰함으로써 우리에게 우주에 대한 놀라운 시각을 제공했습니다. 이러한 상세한 관찰을 통해 별이 어떻게 탄생하고, 소멸하는지에 대한 우리의 이해가 깊어질 수 있었습니다. 이후 망원경은 시선을 지구가 속해 있는 우리 태양계로 돌려 관찰을 했습니다. 해왕성과 토성의 폭풍을 포착했고 목성의 대기 변화를 추적했으며, 심지어 보이저호가 명왕성에 도달하기 전에 명왕성을 도는 작은달을 발견하기도 했습니다. 또한 허블은 1994년 목성에 충돌한 혜성 슈메이커-레비 9(Comet Shoemaker-Levy 9)를 포착하여 혜성의 충돌이 목성의 대기에 미치는 영향에 대한 정보도 제공하였습니다. 허블의 이러한 다양한 관측은 과학자들이 천체 현상과 우리 태양계 내에서 일어나는 활동에 대한 이해를 얻는 데 도움이 되었습니다.
수리 및 수명
허블 우주 망원경은 발사 당시에는 예상 사용 수명이 약 15년이었으나 우주 비행사가 수행한 여러 번의 수리를 통해 유지관리 및 업그레이드를 하면서 현재에도 운영되고 있습니다. 1993년 12월의 첫 번째 정비 임무는 허블 망원경의 구면 수차를 교정하기 위해 광학 망원경 축 교체와 광시야 및 행성 카메라 2를 설치하는 것이었으며 이를 통해 이미징 성능을 크게 향상했습니다. 1997년 2월 우주비행사들이 우주 망원경 이미지 분광기와 근적외선 카메라 및 다중 대산 분광계를 설치, 태양광 패널 교체 등의 장비교체를 진행하였으며 이후 에도 1999년, 2002년, 2009년 3차례의 추가적인 수리를 진행하면서 첨단 과학 장비를 추가하였습니다. 이러한 유지 보수를 통해 현재 미국 항공우주국은 망원경이 2020년대 후반까지 정상적으로 작동할 수 있을 것으로 판단하고 있습니다. 실제 수명은 향후 우주 환경의 변화에 따라 달라질 것이며 현재 허블 우주 망원경보다 성능이 좋은 제임스 웹 우주망원경과 같은 새로운 천문 관측소의 영향을 받을 것입니다.