“허블보다 10배 밝은” 세계 최대 마젤란 망원경 나온다

완성 땐 지름 25미터 광학…6번째 거울 제작 중
마지막 7번째는 2023년 시작… 2029년 첫 관측

 

거대마젤란망원경(GMT) 완성 모습(개념도). 한국천문연구원 제공

 

세계 최대 광학망원경이 될 거대마젤란망원경(GMT)의 6번째 반사경 제작이 시작됐다.

한국천문연구원은 현재 미국 애리조나대의 리처드 캐리스 반사경 연구소(Richard F. Caris Mirror Laboratory)에서 총 7개의 반사경 중 6번째 반사경을 제작하고 있다고 8일 밝혔다.

거대마젤란망원경은 지름 8.4m인 원형 반사경 7장을 벌집 모양으로 배치한 것으로, 구경 25.4m의 단일 반사경과 동일한 성능을 갖는다. 높이는 38.7m, 무게는 1125t에 이른다.

칠레 아타카마 사막에 설치될 거대마젤란망원경(GMT) 전경(개념도).

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천문연 등 참여한 국제 초대형 4반세기 프로젝트

천문연은 망원경이 완성되면 허블 우주망원경보다 10배 선명한 천체 영상을 얻을 수 있다고 밝혔다. 천문연은 또 이제껏 지상 망원경으로는 관측하기 어려웠던 별 주위 행성을 관측할 수 있어 외계행성 탐색 연구에 큰 기여를 할 수 있고, 허블보다 훨씬 먼 우주를 관찰할 수 있어 빅뱅 직후 우주 급팽창에 의한 우주생성의 수수께끼를 푸는 실마리도 잡을 수 있을 것으로 기대했다.

거대마젤란망원경 제작은 4반세기에 걸쳐 진행되는 초대형 프로젝트로, 한국천문연구원을 포함해 전 세계 12개 기관이 참여하고 있다. 2003년 시작돼 2012년 첫번째 반사경을 완성했다. 마지막 일곱번째 반사경은 2023년 제작에 들어갈 계획이다. 첫 관측 목표 시기는 2029년이다. 천문연은 2009년부터 제작에 참여했다.

반사경의 재료인 유리블록을 주형에 넣는 모습.

하나의 반사경을 완성하려면 수년간의 제작 과정을 거쳐야 한다. 반사경 형체를 제작하는 데만 1년 넘게 걸리고, 그 뒤에도 약 3년간 반사경 표면을 정밀하게 연마해야 한다.

주형을 회전시켜 반사경 표면을 포물면으로 만드는 과정.

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반사경 하나 만드는 데만 4년 이상 걸려

제작 과정은 크게 세 단계로 나뉜다. 1단계는 반사경의 기본 형상을 만드는 주조, 2단계는 반사경의 형상을 다듬는 성형, 마지막 3단계는 반사경 표면을 다듬는 연마 작업이다. 반사경을 만드는 소재는 온도 변화에 따른 비틀림, 휨 등을 최소화한 특수 유리를 사용한다. 이 유리 17.5톤을 1165도로 가열한 주형에 넣어 녹인 후 굳기 전에 원심력을 이용해 반사경 포물면을 만든다. 이어 냉각된 유리의 표면을 연마하는데, 이때 표면의 굴곡 오차는 사람 머리카락 두께의 1000분의 1보다도 작아야 한다. 

반사경 기본형상을 만드는 과정.

완성된 반사경은 칠레 아타카마사막의 라스 캄파나스 천문대(Las Campanas Observatory)에 있는 망원경 부지로 옮겨 설치된다. 라스 캄파나스 천문대는 공기가 깨끗하고 구름이 거의 없는데다 기상변화도 적어서 천문관측의 최적지 중 하나로 꼽힌다.

반사경 표면을 정밀하게 연마하는 과정.

망원경 제작을 관리하는 거대마젤란망원경기구(GMTO)에는 천문연을 비롯해 호주의 호주천문재단과 호주국립대, 미국의 카네기연구소, 하버드대, 스미소니언연구소, 텍사스A&M대, 애리조나대, 애리조나주립대, 시카고대, 텍사스오스틴대, 브라질의 상파울루연구재단이 참여하고 있다.    곽노필 기자