JWST, 마침내 우리의 가장 큰 우주적 질문에 답하다

우주가 어떻게 생겼는지 알고 싶다면, 보기만 하면 됩니다. 눈이 좋을수록 더 잘 볼 수 있습니다. 이것이 바로 천문학의 많은 발전이 광학 망원경의 발전 및 개선과 겹치는 이유입니다. 우리는 현재 지상에서 세계를 선도하는 8~10미터급 망원경과 앞으로 30미터급 망원경으로 크기를 점점 더 크게 만들었습니다. 우리는 다양한 파장 필터, 분광학 및 기타 다양한 고급 기술을 활용하여 수집한 각 양자의 빛을 최대한 활용하는 더 우수하고 민감한 장비를 망원경에 장착했습니다.

지상에서는 대기로 인해 발생하는 왜곡을 "흐리게 하지 않는" 전례 없는 적응 광학 시스템을 개발했으며, 어떤 경우에는 대기권 위로 올라가 우주로 진출하기도 했습니다. 눈이 좋을수록 우주에 더 많은 초점이 맞춰집니다.

하지만 광학 망원경으로 할 수 있는 일에는 한계가 있으며, 그 한계는 바로 우주 자체에 의해 설정됩니다. 우주가 팽창함에 따라 우주를 통과하는 빛의 파장이 늘어나고, 이러한 스트레칭은 물체가 멀어질수록 매우 심해집니다. 자외선은 광학 영역으로 확장된 다음 그 너머로 적외선으로 확장됩니다. JWST(제임스 웹 우주 망원경)가 등장하는 곳입니다. 적외선 눈과 우주에서 멀리 떨어진 위치를 통해 이 망원경은 엄청난 발전과 놀라움으로 가득 찬 우리가 꿈꿔 왔던 우주를 진정으로 드러내고 있습니다.

지구에서는 어떤 종류의 빛이 대기를 통해 전달될 수 있는지에 따라 심각한 제한을 받습니다. 우리는 광학적 빛을 아주 잘 볼 수 있지만 스펙트럼의 자외선과 근적외선 부분의 극히 일부만 볼 수 있습니다. 우리는 X선이나 감마선 빛을 거의 볼 수 없으며, 중적외선, 원적외선, 마이크로파 빛도 거의 볼 수 없습니다. 그러다가 라디오에서 상황이 다시 명확해집니다. 이것이 바로 우주의 가장 큰 장점입니다. 지구 대기의 흐릿한 효과를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 일부 매우 중요한 빛의 파장은 지상에서는 전혀 관찰할 수 없습니다.

허블은 광학 파장뿐만 아니라 근적외선 파장에서도 놀랄 만큼 풍부한 데이터를 제공했습니다. 허블이 가까이에서 "깡통"처럼 보이는 이유는 그것이 차갑기를 원하기 때문입니다. 즉, 가능한 한 많은 빛과 열을 반사하기 위함입니다. 적외선은 우리가 열로 경험하는 것이며, 물체가 충분히 뜨거워지면 가시광선(빨간색, 주황색, 노란색, 심지어 충분히 뜨거우면 흰색에서 파란색까지)으로 빛난다는 것을 알고 있습니다. 가시광선에서 빛나는 것을 볼 수 없더라도 허블 우주 망원경과 같은 물체는 상당한 양의 적외선을 방출합니다. 결과적으로, 허블의 반사 노력에도 불구하고 열 잡음이 기기를 압도하기 전에는 파장에서 약 2미크론까지만 관찰할 수 있습니다.

이것이 바로 JWST가 적어도 천문학자의 관점에서 볼 때 여러 면에서 그토록 놀라운 이유입니다.

이러한 중적외선 파장을 조사하려면 해당 데이터를 사용하는 기기(MIRI: Mid-InfraRed 기기)를 훨씬 더 냉각해야 합니다. JWST에서 ~6-7K까지 적극적으로 냉각되는 단일 시스템입니다. 이러한 기능으로 무장한 JWST는 너무 멀고, 너무 희미하며, 빛이 너무 오래 뻗어 있는 은하를 볼 수 있습니다. 허블이 볼 수 있는 팽창하는 우주의 파장.

그러나 JWST가 이전 제품에 비해 얼마나 좋은지는 직접 살펴보기 전까지는 확실하지 않습니다. 그 이유는 우리가 아직 관측되지 않은 우주, 즉 아직 데이터가 없는 우주를 탐사하기 위해 그것을 사용하고 있기 때문입니다. 물론, 우리는 거기에 있어야 한다고 생각하는 것에 대한 기대를 갖고 있지만, 우주는 이전에도 놀라움으로 가득 차 있었으며 다음과 같은 질문을 했습니다.

JWST가 처음으로 답변할 수 있는 모든 질문입니다.

은하계 외 우주의 중요한 영역을 깊이 조사하여 이러한 질문에 답하려는 다섯 가지 주요 첫해 제안이 있습니다. 그 중 Panoramic과 COSMOS-Web 두 가지는 아직 결과를 공개하지 않았습니다. 다른 두 연구자인 GLASS와 CEERS는 초기 허블 기록인 GN-z11을 능가하는 은하의 예를 포함하여 많은 초거리 은하를 발견했습니다. 이 은하는 빅뱅 후 불과 4억 년 후에 우리에게 빛이 왔습니다.