제임스 웹 망원경(JWST)은 NASA에서 허블 망원경 이후에 개발된 큰 규모의 우주 망원경입니다. 이 망원경은 2021년 12월 25일에 발사되어 지구 밖으로 보내졌으며, 주요 목적은 초기 우주, 은하의 변천, 항성의 생성주기, 외계의 발견 등 다양한 우주 현상의 관측입니다. 이 망원경은 적외선 관측에 특화되어 있어, 먼 거리와 어두운 우주 천체를 관측하는데 좋은 성능을 가지고 있습니다. 이로 인해 우주 과학 연구에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.
1. 제임스 웹 망원경 발사 배경
1990년에 가동된 허블 우주 망원경 이후, NASA에서는 후계 망원경에 대한 논의가 시작되었습니다. 그 당시 우주론에 대한 세계적인 관심이 높았으며, 지구 밖으로 보낼 수 있는 큰 규모의 망원경을 개발하자는 의견이 제기되었습니다. 이에 따라 1996년에 허블 망원경의 수명이 다할 것으로 예상되는 시기에 거대한 우주 망원경을 발사하는 계획이 세워졌으며, NASA의 제2대 국장으로 아폴로 계획을 지원한 제임스 에드윈 웹의 이름을 따서 이 새로운 우주 망원경의 프로젝트명을 '제임스 웹 우주 망원경(JWST)'으로 정하게 되었습니다.
2. 제임스 웹 망원경의 임무
나사가 밝힌 제임스 웹 망원경(JWST)의 주요 임무로는 초기의 우주 (Early Universe), 은하의 변천 (Galaxies over Time), 항성의 생명주기 (Star Lifecycle), 외계의 발견 (Other Worlds)입니다. 2021년 12월 25일, 프랑스령 기아나 현지 시각 오전 9:20, 한국 시각으로는 오후 9:20에 발사하였습니다. 그리고 2022년 2월 10일에 촬영 테스트를 시작하면서 큰 곰자리의 별빛을 포착하는 데 성공했고, 3월 11일에 18개 주경의 초점 정렬을 실시한 후 시험 가동을 하였습니다. 이후, 관측 계획에 따라 여러 가지의 천체 사진들을 촬영하였고, 7월 11일(한국 시각 12일 오전 7시)에는 조 바이든 대통령이 처음으로 제임스 웹 망원경이 촬영한 SMACS 0723 은하단의 사진을 JWST Preview 행사에서 공개하였습니다. 또한, 해왕성의 고리와 위성 7개를 선명하게 포착하는 데 성공하였고, 최근에는 1,350광년 떨어진 행성인 d203-506에서 DNA 생성에 필수적인 메틸 양이온을 관측하기도 하였습니다. 이렇게 여러 가지 관측 임무를 수행하면서 우주의 연구에 관하여 중요한 역할을 수행하고 있습니다.
3. 관측원리
제임스 웹 우주 망원경은 적외선 관측에 특화된 망원경입니다. 그 이유는 적외선이 먼 천체를 관측하는 데 더 적합하기 때문입니다. 적외선은 더 멀고 어두운 천체의 관측에 유리하지만, 낮은 온도에서도 발생하므로 망원경 내의 부품들은 낮은 온도로 유지되어야 합니다. 따라서 50K(섭씨 -220℃) 이하의 온도를 유지하기 위해 차광막을 사용하여 열을 차단하도록 설계되었습니다. 이 망원경은 6.5m 직경의 반사경을 가지고 있어 허블 우주 망원경보다 약 2.7배 큰 반사면을 가지고 있는데, 이는 집광력을 높여주어 더 어두운 빛까지도 더 선명하게 관측이 가능하기 때문입니다. 또한, 태양과 지구의 인력과 원심력이 상쇄되는 특정 궤도에서 지구처럼 태양을 공전하며 우주를 관측합니다. 이를 통해 우주의 다양한 현상을 높은 해상도와 정확도로 관측할 수 있습니다.