우주망원경 스피어엑스(SPHEREx) 개요

스피어엑스(SPHEREx, Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer)는 NASA가 개발 중인 차세대 우주망원경이다. 이 망원경은 근적외선 관측을 통해 우주의 역사와 진화, 은하의 형성과 성간 물질을 연구하는 것을 목표로 한다. 2025년 3월 9일 SpaceX의 팰컨9 로켓을 이용해 발사될 예정이며, 2년간 임무를 수행할 계획이다.

SPHEREx의 주요 목표

SPHEREx는 다음과 같은 주요 연구 목표를 가지고 있다.

1. 우주 인플레이션 연구

우주 초기 급팽창(인플레이션) 이론을 검증하기 위해 은하의 3D 분포를 분석하여, 초기 우주의 밀도 변동을 연구한다. 이를 통해 우주의 구조 형성과 물리적 조건을 이해할 수 있다.

2. 은하의 형성과 진화

약 4억 5천만 개의 은하를 관측하여, 이들의 적색편이(redshift)와 스펙트럼 데이터를 수집한다. 이는 은하의 분포와 진화 과정에 대한 통찰을 제공할 것으로 기대된다.

3. 성간 물질과 유기 분자의 탐사

우리 은하 내 성간 물질에 존재하는 물과 유기 화합물의 분포를 연구하여, 행성계 형성과 생명체 존재 가능성을 조사한다.

SPHEREx의 기술적 특징

SPHEREx는 다음과 같은 주요 기술적 특징을 갖는다.

1. 스펙트럼 전천 탐사

SPHEREx는 0.75~5.0μm 범위의 근적외선을 감지하며, 96개의 서로 다른 파장 대역을 활용하여 우주의 스펙트럼 데이터를 획득한다.

2. 선형 가변 필터(Linear Variable Filter) 기술

이 기술을 활용하여 망원경이 움직이는 부품 없이도 넓은 영역에서 다양한 파장을 측정할 수 있다.

3. 고해상도 3D 우주 지도 생성

SPHEREx는 4번에 걸쳐 하늘 전체를 스캔하며, 이를 통해 초고해상도의 3D 우주 지도를 작성할 예정이다.

국제 협력과 한국의 참여

SPHEREx 프로젝트에는 NASA 제트추진연구소(JPL), 캘리포니아 공과대학교(Caltech), 한국천문연구원 등 12개 기관이 참여하고 있다. 특히 한국천문연구원은 프로젝트의 유일한 국제 협력 기관으로서 SPHEREx의 성능 검증과 데이터 분석 과정에 기여하고 있다.

발사 일정 및 준비 현황

SPHEREx는 당초 2025년 3월 8일 발사될 예정이었으나, 발사 준비 과정에서 SpaceX 팰컨9 로켓의 점검 필요로 인해 하루 연기되었다. 현재 예정된 발사일은 2025년 3월 9일이며, 미국 캘리포니아주 밴덴버그 우주군 기지에서 발사될 예정이다.

기대되는 과학적 성과

SPHEREx는 약 4억 5천만 개의 은하와 1억 개 이상의 별을 관측할 예정이다. 이를 통해 얻은 데이터는 다양한 연구 분야에서 활용될 예정이다. 주요 과학적 성과로는 다음과 같은 것들이 있다.

1. 우주 인플레이션 이론 검증: 초기 우주의 구조 형성 과정을 연구하여, 인플레이션 이론을 뒷받침할 증거를 찾는다.
2. 은하의 진화 연구: 은하의 적색편이 분포를 측정하여, 은하 형성의 타임라인을 분석한다.
3. 성간 물질의 성분 분석: 우리 은하 내에서 물과 유기 화합물이 어떻게 분포하고 있는지 확인한다.

결론

SPHEREx는 전례 없는 전천 스펙트럼 데이터를 제공함으로써, 천문학 및 우주 과학 연구에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 이 망원경은 우주의 기원과 진화, 은하의 형성 과정, 성간 물질과 생명체 존재 가능성에 대한 연구를 심화시키는 데 중요한 역할을 할 것이다. 한국을 포함한 국제 연구 기관들의 협력을 통해 SPHEREx 프로젝트는 성공적인 우주 관측 임무를 수행할 것으로 전망된다.