1990년 발사된 허블 우주망원경은 대기의 방해 없이 우주를 관측하며 인류에게 전례 없는 발견들을 선사했습니다. 우주의 나이 측정부터 외계행성 발견까지, 34년간 허블이 이룬 놀라운 성과들을 돌아봅니다. 오늘은 본문에서 허블 망원경이 바꾼 천문학의 역사, 우주를 보는 인류의 눈에 대해서 살펴보겠습니다.
재앙에서 시작해 전설이 된 망원경
1990년 4월 24일, 우주왕복선 디스커버리호가 지름 2.4미터의 거대한 망원경을 지구 궤도에 올려놓았다. 천문학자 에드윈 허블의 이름을 딴 허블 우주망원경이었다. 대기의 흔들림 없이 선명한 우주를 볼 수 있다는 기대에 과학계는 들떠 있었다. 하지만 첫 이미지가 도착했을 때 모두가 경악했다. 사진이 흐릿했다. 지상 망원경보다 나을 게 없었다. 조사 결과 주경이 잘못 연마됐다는 게 밝혀졌다. 겨우 2마이크로미터, 머리카락 굵기의 50분의 1 오차였지만 치명적이었다. 15억 달러짜리 우주 망원경이 근시였던 것이다. 언론은 NASA를 조롱했고, 의회는 분노했다. 하지만 NASA는 포기하지 않았다. 1993년 12월, 우주왕복선 엔데버호가 허블을 찾아갔다. 우주인들이 다섯 번의 우주유영 끝에 교정 광학 장치를 설치했다. 말하자면 안경을 씌운 것이다. 수리 후 첫 이미지가 도착했을 때 통제실은 환호성으로 가득 찼다. 선명했다. 믿을 수 없을 만큼 선명했다. 재앙은 기적으로 바뀌었고, 허블은 천문학 역사상 가장 중요한 관측 장비가 됐다. 34년이 지난 지금까지 150만 회 이상 관측을 수행했고, 2만 편 이상의 논문을 낳았다. 우주에 대한 우리의 이해를 근본부터 바꿔놓았다.
우주의 나이부터 암흑에너지까지
허블의 가장 중요한 업적 중 하나는 우주의 나이를 정확히 측정한 것이다. 1990년대 중반까지 천문학자들은 우주가 100억 년에서 200억 년 사이 어딘가라고만 알고 있었다. 너무 모호했다. 허블은 세페이드 변광성을 이용해 먼 은하까지의 거리를 정밀하게 측정했다. 그 결과 우주의 팽창 속도인 허블 상수를 정확히 구할 수 있었고, 우주의 나이가 약 138억 년이라는 결론에 도달했다. 오차 범위는 불과 2억 년이었다. 허블 딥 필드는 천문학 역사에 길이 남을 관측이다. 1995년 허블은 북두칠성 근처의 아주 작은 하늘 조각, 보름달의 30분의 1 크기를 10일 동안 계속 촬영했다. 아무것도 없어 보이는 빈 공간이었다. 하지만 결과는 충격적이었다. 그 작은 영역에 3천 개가 넘는 은하가 있었다. 대부분 수십억 광년 떨어진 초기 우주의 은하들이었다. 이후 더 깊이 들여다본 허블 울트라 딥 필드와 익스트림 딥 필드는 134억 년 전 은하까지 보여줬다. 우주가 얼마나 광대한지, 얼마나 많은 은하로 가득한지 실감하게 만들었다. 1998년 허블은 또 한 번 세상을 놀라게 했다. 먼 초신성을 관측한 결과 우주의 팽창이 가속되고 있다는 걸 발견한 것이다. 중력 때문에 팽창이 느려져야 하는데 오히려 빨라지고 있었다. 이를 설명하기 위해 암흑에너지라는 개념이 도입됐다. 우주의 68퍼센트를 차지하지만 정체를 모르는 신비한 에너지다. 이 발견으로 연구자들은 2011년 노벨 물리학상을 받았다. 허블은 블랙홀의 존재도 확인했다. 은하 중심부 별들의 운동을 추적한 결과 엄청난 질량이 작은 공간에 집중돼 있다는 걸 밝혀냈다. 거의 모든 거대 은하 중심에 초대질량 블랙홀이 있다는 사실이 확립됐다.
외계행성에서 성운까지, 끝없는 발견
허블은 외계행성 연구에도 혁명을 일으켰다. 비록 외계행성을 직접 발견하진 못했지만, 행성의 대기를 분석하는 데 결정적 역할을 했다. 행성이 별 앞을 지날 때 별빛이 대기를 통과하며 흡수되는 파장을 측정해 대기 성분을 알아냈다. 나트륨, 수증기, 메탄 등이 외계행성 대기에서 발견됐다. 생명체 탐색의 중요한 발판이 됐다. 허블의 사진은 과학적 가치를 넘어 예술 작품 수준이다. 독수리 성운의 '창조의 기둥'은 우주에서 가장 유명한 이미지가 됐다. 거대한 가스 기둥 안에서 별들이 태어나는 광경이 경외감을 불러일으킨다. 나비 성운, 고양이 눈 성운, 말머리 성운 같은 허블의 사진들은 교과서와 포스터를 장식하며 대중에게 우주의 아름다움을 전했다. 명왕성의 위성들도 허블이 발견했다. 카론 외에 닉스, 히드라, 케르베로스, 스틱스라는 네 개의 작은 위성이 추가됐다. 뉴호라이즌스가 명왕성을 방문하기 전까지 허블이 본 것이 가장 선명한 이미지였다. 소행성 충돌도 목격했다. 1994년 슈메이커-레비 9 혜성이 목성에 충돌할 때 허블은 생생하게 기록했다. 목성 표면에 지구만 한 충돌 흔적이 남았다. 만약 지구에 그런 충돌이 있었다면 문명이 사라졌을 것이다. 이제 허블은 노년기에 접어들었다. 자이로스코프가 하나씩 고장 나고, 장비들이 노후화되고 있다. 2021년 한 달간 작동을 멈춰 모두를 긴장시켰지만 다행히 복구됐다. 제임스 웹 우주망원경이 후계자로 등장했지만 허블의 역할은 여전히 중요하다. 가시광선 관측은 허블이 더 뛰어나기 때문이다. 두 망원경은 협력하며 우주를 탐사한다. 언젠가 허블은 대기권에 재진입해 불타 사라질 것이다. 하지만 그가 인류에게 준 선물은 영원하다. 우주에 대한 경이로움과 호기심, 그리고 끝없는 발견의 기쁨. 허블은 우주를 보는 우리의 눈이었고, 상상력의 날개였다.