(엠바고 없음) NASA 주도 새 망원경이 응시하는 것
전문가 의견 26-105 낸시 그레이스 로만 우주망원경 발사, 과학적 의의와 기대

2026.8.30. **엠바고 없음**
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  • 배경
    • 한국 시간으로 30일 저녁, 미국항공우주국(NASA)이 주도하는 낸시 그레이스 로만 우주망원경이 미국 플로리다주 케네디 우주센터에서 발사됩니다.
    • 넓은 시야각으로 가시광선부터 근적외선까지 다양한 파장의 우주를 관측할 계획입니다. 
    • 이를 통해 암흑에너지 및 암흑물질의 본질에 다가설 중요한 단서를 찾고, 새로운 외계 행성을 발견하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.
    • 참고 자료: NASA, ESA

  • 참여 전문가
    • 박병곤 한국천문연구원 대형망원경센터 책임연구원
    • 문홍규 한국천문연구원 우주과학탐사본부 책임연구원
    • 강성주 천체물리학자・과학커뮤니케이터・(전)한국천문연구원 선임연구원
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박병곤 한국천문연구원 대형망원경센터 책임연구원
*2026.8.30.

낸시그레이스 로만 우주망원경('로만'이라고 칭하겠습니다.)은 직경 2.4m의 우주망원경으로서 허블우주망원경과 크기가 같지만 여러 측면에서 다른 특징을 갖고 있습니다.


우선 허블은 지구 저궤도에서 가시광선과 근적외선 영역을 관측하며 특정 연구 주제에 특화되지 않은 범용의 장비를 갖고 있어서 다양한 연구가 가능합니다. 지난 30여 년 동안 천문학의 새로운 발견에 크게 기여하고 있습니다.


이에 비해 로만은 지구에서 약 150만 km 떨어진 L2에서 주로 적외선 영역을 관측하며, 허블보다 약 100배 넓은 시야각의 광시야 카메라와 코로나그래프를 갖추고 있어서 암흑에너지 연구와 외계행성 연구에 특화된 망원경입니다.


로만은 제임스웹 우주망원경(JWST)과 같은 L2에 위치하고 있는데 이것은 지구에서 방출되는 적외선 잡음의 영향에서 자유롭고 관측기기의 냉각에 유리하다는 장점이 있습니다. 적외선은 온도가 낮은 천체에서 주로 방출되므로 태어난지 얼마되지 않은 어린 외계행성이나 갈색왜성 등의 연구에 적합합니다. 


한편, 멀리 있는 은하가 더 빨리 멀어지는 우주의 팽창 효과에 따라 먼 곳의 은하에서 방출되는 빛은 적색편이 현상을 겪게 됩니다. 따라서 가까이 있는 은하에서는 가시광선이나 자외선에서 관측되는 현상도 먼 곳의 은하에서는 적외선 영역에서 관측됩니다. 외계행성 연구와 암흑물질, 암흑에너지 연구는 얼핏 생각하면 거리가 멀 것 같지만 두 분야 모두 적외선을 이용하는 것이 더 유리하다는 공통점이 있습니다.


암흑에너지 연구를 위해서는 우주 먼 곳에 있는 많은 은하의 후퇴속도와 거리를 측정해야 하는데 이를 위해서는 시야가 넓은 장비가 필요합니다. 로만의 광시야 카메라는 이런 용도에 적합합니다.

외계행성 연구는 새로운 외계행성 발견을 위한 탐색과 발견된 외계행성에 대한 심층 연구로 나눌 수 있습니다. 로만은 광시야 카메라를 이용해서 두 가지 방식의 외계행성 탐사를 계획하고 있습니다.


그 중 하나는 행성이 별 앞을 지날 때에 별빛이 어두워지는 현상, 즉 별가림 현상을 이용하는 것입니다. 이것은 케플러 우주망원경의 외계행성 탐색과 같은 방식입니다.


다른 하나는 미시중력렌즈 방법입니다. 로만은 광시야 카메라를 이용해서 우리 은하계 중심부의 약 2억개 별을 관측하여 미시중력렌즈 현상을 검출하고자 합니다. 미시중력렌즈 현상은 시선속도 방법이나 별가림 방법과 달리 모항성에서 멀리 떨어진, 생명체거주가능 구역에 존재하는 외계행성을 검출할 수 있습니다. 뿐만 아니라 지구보다 작은 질량의 외계행성이나 모항성으로부터 이탈한 나홀로 행성을 검출하는 데에도 유리합니다. 우리나라가 운영하고 있는 KMTNet 외계행성탐색시스템과 동일한 연구 방식이며, KMTNet이 직경 1.6m의 작은 망원경으로 은하중심부를 관측해서 많은 외계행성을 발견했지만 로만은 이를 훨씬 뛰어넘는 많은 수의 다양한 행성을 발견해서 외계행성 센서스와 같은 자료를 도출할 수 있을 것으로 기대됩니다.


로만이 갖추고 있는 또 하나의 장비는 코로나그래프입니다. 모항성에 가까이 있는 외계행성은 모항성의 빛이 너무 밝아서 직접 관측하기가 어렵습니다. 코로나그래프는 시야의 중심에 있는 별을 가려서 인공적으로 일식과 같은 현상을 일으켜서 외계행성의 영상을 직접 관측할 수 있게 합니다. 이미 8미터 급의 지상 대형망원경에서서 입증된 기술이며 여러 관측 결과가 있습니다만 로만은 지상망원경보다 훨씬 많은 외계행성의 직접 관측을 할 수 있을 것으로 기대됩니다.


JWST와 로만은 모두 적외선 영역에 특화된 장비를 이용해서 초기 우주의 진화와 암흑물질 및 암흑에너지, 외계행성과 외계생명체 연구에 획기적인 연구 결과를 낼 것으로 생각됩니다. 향후 GMT와 같은 지상 초거대 망원경이 완공되면 지상에서 이루어지는 가시광선 영역의 초고분해능 분광 관측 연구와 우주에서 이루어지는 적외선 영역의 관측 연구가 협업하여 우주의 신비를 밝히는 데에 더욱 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.

 

bgpark@kasi.re.kr

문홍규 한국천문연구원 우주과학탐사본부 책임연구원
*2026.8.30.

로먼 우주망원경으로 보는 또 다른 세계, 태양계 소천체

낸시 그레이스 로먼 우주망원경(Nancy Grace Roman Space Telescope, RST)의 주임무는 암흑 에너지와 암흑물질의 성질을 밝히고 외계행성을 조사하는 것이지만, 역할은 거기서 끝나지 않습니다. 넓은 하늘을 반복 촬영하는 특성 덕분에 소행성과 혜성을 포함한 태양계 소천체 연구에 새 장을 열 것으로 보입니다.

이유는 다음과 같습니다. RST 광시야 카메라(WFI)는 한 번에 넓은 하늘을 촬영합니다. 그 안에 들어오는 하늘은 약 0.28 제곱도. 허블우주망원경(HST) 광학 카메라의 약 100배, 적외선 카메라(WFC3/IR)의 약 200배에 해당합니다. 게다가 3억 개 넘는 화소로 그 넓은 하늘을 빠르게 여러 번 관측합니다.

이 과정에서 많은 소행성과 혜성이 RST의 시야를 지나갑니다. 별과 은하는 하늘에 고정된 것처럼 보이지만, 소행성과 혜성 같은 이동천체(moving objects)는 위치가 변합니다. 그래서 같은 지역을 반복 촬영하면 움직임을 추적할 수 있습니다. 자연스럽게 새로운 천체의 발견으로 이어집니다.

덕분에 RST는 목록에 없던 소행성대 소행성(main belt asteroids, MBAs)은 물론, 목성 트로이군(Jupiter Trojans), 지구 트로이군(Earth Trojans), 카이퍼벨트 천체(Kuiper Belt Objects, KBO), 단주기 혜성 등 다양한 천체의 분포와 특성을 통계적으로 조사하는 데 적합합니다.

여러 시점에서 얻은 근지구천체(Near Earth Objects, NEOs) 데이터를 다른 지상·우주망원경 데이터와 결합하면 NEO의 궤도를 정밀하게 계산할 수 있고, 밝기 변화와 데이터 결합을 통해 크기와 자전 특성을 알아낼 수 있습니다. 그래서 알려지지 않은 NEO를 무더기로 찾을 가능성이 큽니다.

RST의 또다른 장점은 여러 파장으로 보는 것입니다. WFI는 0.48~2.30마이크로미터(μm)에 걸쳐 8개 필터로 가시광선에서 근적외선까지의 데이터를 생산합니다. 소행성 표면이 어떤 광물로 이뤄졌는지 알아낼 때 이 파장대는  특히 중요합니다. 소행성 표면 물질은 햇빛을 전 파장대에서 똑같이 반사하지 않고, 특정 파장 빛을 흡수해 스펙트럼에 '골짜기'를 만듭니다. ‘그 '골짜기’의 위치와 깊이를 재면 대략 어떤 성분인지 추정할 수 있습니다.

암석질 소행성에 많은 감람석, 휘석은 1μm, 2μm 부근에서 이런 흡수 특성을 보입니다. 따라서 이를 비교하면 소행성 표면이 어떤 물질로 되어 있는지 파악할 수 있습니다. 반면에, 탄소질 소행성은 평탄한 스펙트럼을 보여 쉽게 구분할 수 있습니다.

그러나 모든 것을 RST로 밝혀내지는 못합니다. WFI의 필터는 스펙트럼을 찍는 분광기보다는 정보량이 적어, 소행성의 광물 조성을 확정하기보다는 표면 물질을 큰 틀에서 분류, 비교해 통계적 특성을 보는 데 유용합니다.

RST는 임무 기간 동안 소행성대 소행성 수십만 개, 카이퍼 벨트 천체 수천 개, 근지구천체 1,000개 이상을 발견해 그 특성을 규명하게 될 것으로 보입니다.

이처럼 RST는 태양계 안쪽에서 그 외곽에 이르까지 작고 어두운 소천체의 궤도뿐 아니라, 표면 광물과 여러 물리적 특성을 규명할 것으로 기대됩니다.

여기에 베라 C. 루빈 천문대의 가시광 관측과 앞으로 발사될 NASA의 근지구천체 탐사관측 우주망원경(NEO Surveyor)의 적외선 데이터를 결합하면 소행성 발견부터 궤도 계산, 크기와 표면 특성 파악까지 입체적인 연구가 가능합니다.

우주 역사를 파헤치기 위해 가장 먼 우주를 바라보는 RST는, 그 앞을 스쳐 지나가는 가장 가까운 이웃, 즉 소천체들을 통해 태양계 역사를 이해하는 데 새로운 단서를 제공할 것으로 보입니다.

이러한 광시야 탐사관측(wide-field survey) 프로젝트에서 태양계 소천체가 빠지지 않고 등장하는 이유입니다.

 

fullmoon@kasi.re.kr

강성주 천체물리학자・과학커뮤니케이터・(전)한국천문연구원 선임연구원

*2026.8.30.
낸시 그레이스 로먼 우주망원경의 핵심은 거울의 크기보다 시야에 있습니다. 주경의 지름은 2.4미터로 허블 우주망원경과 같지만, 한 번에 담아내는 하늘의 면적은 허블보다 약 100배 넓습니다. 비유하자면 허블이 우주의 한 지점을 아주 정밀하게 들여다보는 망원렌즈라면, 로먼은 그 해상도를 유지하면서 훨씬 넓은 하늘을 한꺼번에 담아내는 광각렌즈에 가깝습니다.

언뜻 보면 외계행성과 암흑물질, 그리고 암흑에너지는 전혀 다른 연구 주제처럼 보입니다. 그런데 로먼의 관측 방식으로 보면 이 세 분야에는 공통점이 있습니다. 천체 하나를 오래 바라보는 것보다 아주 많은 천체를 넓게 관측하고, 그 안에서 나타나는 작은 변화를 통계적으로 읽어내는 것이 중요하다는 점입니다.


예를 들어 암흑물질은 빛을 내지 않기 때문에 직접 볼 수는 없지만, 중력은 가지고 있습니다. 그래서 멀리 있는 은하에서 오는 빛이 암흑물질 주변을 지나올 때 아주 조금 휘어지고, 우리가 보는 은하의 모양도 미세하게 일그러집니다. 로먼은 이렇게 수많은 은하에 나타나는 작은 왜곡을 모아 분석하면서, 보이지 않는 암흑물질이 우주 어디에 얼마나 퍼져 있는지를 지도처럼 그려낼 수 있습니다.


암흑에너지는 또 다른 방식으로 추적합니다. 아주 먼 은하와 초신성을 많이 관측하면 과거의 우주가 지금과 비교해 얼마나 빠르게 팽창했는지를 알 수 있습니다. 로먼은 서로 다른 시대의 우주 팽창 속도를 정밀하게 비교하면서, 현재 우주의 팽창을 점점 빠르게 만들고 있는 암흑에너지가 어떤 성질을 가지고 있는지 밝히는 중요한 단서를 찾게 됩니다.같은 망원경으로 외계행성을 찾는 것도 가능합니다. 로먼은 우리은하 중심부처럼 별이 매우 빽빽한 지역을 반복해서 촬영합니다. 그러다 앞을 지나가는 별이나 행성의 중력 때문에 뒤쪽 별빛이 잠시 밝아지는 미시중력렌즈 현상이 나타나면 그 변화를 잡아내는 겁니다. 이 방법은 다른 외계행성 탐색법으로는 발견하기 어려운 먼 궤도의 행성이나 질량이 작은 행성, 심지어 특정 별에 묶여 있지 않은 떠돌이 행성까지 찾아낼 가능성이 있습니다. 또 로먼은 근적외선 영역으로 넓은 하늘을 한 번에 보고, 또 같은 곳을 계속 반복해서 볼 수 있어서, 먼지에 가려진 별이나 은하도 함께 살펴볼 수 있습니다.


바로 이 로먼우주망원경의 외계행성 탐색분야에서 한국 천문학계가 가진 강점이 매우 큰 시너지를 낼 수 있을 것이라고 생각합니다. 한국천문연구원이 운영하는 외계행성탐색시스템 KMTNet은 지름 1.6미터의 광시야 망원경을 칠레와 남아프리카공화국, 호주 세 곳에 설치해 우리은하 중심부를 거의 끊김 없이 관측하고 있습니다. 그래서 KMTNet은 세계적으로도 중요한 미시중력렌즈 외계행성 탐색망입니다.


앞으로 KMTNet과 로먼이 같은 미시중력렌즈 현상을 지상과 우주에서 함께 관측한다면 더욱 흥미로운 연구가 가능해집니다. 로먼은 지구에서 약 150만 킬로미터 떨어진 태양-지구 라그랑주점 L2 부근에서 관측하기 때문에, 지구에서 바라본 현상과 로먼에서 바라본 현상 사이에 미세한 차이가 생길 수 있습니다. 이 시차를 측정하면 행성계까지의 거리와 질량을 결정하는 데 중요한 정보를 얻을 수 있습니다. 이미 지상에서 오랫동안 미시중력렌즈 관측 경험을 쌓아온 한국 연구진에게 로먼의 관측 자료는 상당히 좋은 연구 기회가 될 수 있습니다.


이번 발사에서 또 하나 주목할 부분은 대형 우주망원경 프로젝트로서는 이례적으로 개발 일정이 순조롭게 진행됐다는 점입니다. 우주망원경은 개발 과정에서 기술적 난관이나 비용 증가 때문에 발사가 늦어지는 경우가 적지 않은데, 로먼은 여러 차례 예산과 사업 지속 여부를 둘러싼 논의가 있었음에도 개발을 이어와 예상보다 빠른 시점에 발사를 맞게 됐습니다. 관측 자료 역시 전 세계 연구자들이 폭넓게 활용할 수 있도록 공개될 예정이어서 한국의 연구자와 학생들에게도 새로운 연구 기회가 열릴 것으로 기대합니다.


기존에 잘 알려진 제임스 웹 우주망원경이 이미 알려진 천체나 흥미로운 대상을 골라 아주 깊고 정밀하게 파고드는 데 탁월하다면, 로먼 우주망원경은 넓은 우주를 빠르게 조사하면서 앞으로 우리가 자세히 연구해야 할 대상이 어디에 있는지를 찾아내는 역할에 강점이 있습니다. 로먼 우주망원경이 발견한 흥미로운 은하와 초신성, 외계행성을 제임스 웹이나 차세대 지상 망원경이 다시 정밀하게 관측하는 식의 협력도 앞으로 활발해질 겁니다.


그래서 로먼 우주망원경의 발사는 새로운 우주망원경 하나가 추가된다는 의미보다 조금 더 크게 볼 필요가 있습니다. 앞으로 수많은 천체를 하나씩 보는 데서 그치지 않고, 거대한 관측 자료 속에서 우주의 구조와 진화, 행성계의 전체적인 모습을 읽어내는 천문학이 더욱 본격화됩니다. 앞으로 10년 동안 천문학자들이 새롭게 연구하게 될 수많은 대상과 질문의 출발점이 로먼의 광시야 관측에서 만들어질 것으로 기대합니다. 또 허블 우주망원경이 처음부터 예상했던 것은 아니었던 암흑에너지의 존재를 밝혀냈듯이, 로먼 우주망원경 역시 지금은 우리가 무엇을 발견하게 될지조차 알 수 없는 미지의 영역에서 전혀 새로운 우주의 모습을 보여줄 가능성이 큽니다.


*COI: 한국시간으로 오늘 저녁 7시 30분부터 안될과학에서 로먼 우주망원경 발사 중계를 진행할 예정입니다.

 

kangsj0820@gmail.com

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2025년 7월 이사회를 구성하고(이사장 노정혜 전 한국연구재단 이사장) 센터장(이근영 전 한겨레 과학전문기자)을 선임했으며, 같은해 9월 개소식을 열며 활동을 시작했습니다.

*참고 기사: 
  
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