0.03초 우주 섬광 쫓던 22년…스위프트 퇴역이 부른 '민간 과학위성' 시대

밤하늘 어딘가에서 예고 없이 터졌다가 눈 깜짝할 사이에 사라지는 우주 폭발을 20년 넘게 지켜보던 인류의 '가장 빠른 눈'이 감겼다. 미국 항공우주국(NASA)의 '닐 기어럴스 스위프트 천문대(Neil Gehrels Swift Observatory·이하 스위프트)'가 임무를 종료하면서, 찰나의 우주 현상을 포착하는 '신속 대응 천문학'이 새로운 전환점을 맞았다. 특히 NASA가 스위프트의 빈자리를 채울 해법으로 민간 기업의 빠른 발사 역량을 거론하면서, 한국을 포함한 세계 상업 우주 업계에도 과학 위성 시장이라는 새로운 기회가 열리고 있다.

지구 대기의 방해를 받지 않고 우주를 선명하게 관측하기 위해 우주 공간에 띄운 망원경을 우주망원경지구 대기의 방해를 받지 않고 우주를 선명하게 관측하기 위해 우주 공간에 띄운 망원경이에요.우주 101에서 자세히 보기 →이라고 부른다. 하지만 우주로 나갔다고 해서 영원히 대기의 영향에서 벗어나는 것은 아니다. 지난 2004년 11월 20일 발사된 스위프트는 최근 고도가 지상 275km(171마일) 아래로 떨어졌다. 이 높이에서는 얇게 퍼져 있는 지구 대기 입자들이 위성에 부딪히는 저항이 커져, 망원경이 관측 대상을 흔들림 없이 겨냥하기 어려워진다. 결국 스위프트는 지난 10월 20일 마지막 관측을 끝으로 22년간의 과학 임무에 마침표를 찍었으며, 앞으로 몇 주 안에 대기권으로 재진입해 소멸할 예정이다.

0.03초의 빛도 놓치지 않은 '우주의 속사포'

스위프트가 천문학 역사에 남긴 가장 큰 족적은 '속도'로 우주 관측의 패러다임을 바꾼 점이다. 우주에서 가장 강력한 폭발인 감마선 폭발은 마치 어두운 방에서 카메라 플래시가 한 번 번쩍이는 것처럼 순식간에 일어났다 사라진다. 이 때문에 덩치가 크고 무거운 기존 대형 망원경들은 폭발 소식을 듣고 고개를 돌리려 해도 이미 빛이 사라진 뒤여서 관측이 불가능에 가까웠다.

스위프트는 이 한계를 약 1분이라는 경이적인 반응 속도로 극복했다. 감마선 폭발을 감지해 위치를 계산한 뒤 지상의 다른 천문대에 알리고, 스스로 몸체를 돌려 폭발 직후 남는 희미한 빛(잔광)을 찍기까지 걸리는 시간이 보통 1분 안팎이었다. 가시광선·자외선 망원경과 X선 망원경을 나란히 묶어 여러 파장의 빛을 동시에 찍도록 설계한 덕분이다.

이러한 기동성은 2005년 5월 천문학계의 오랜 숙제를 푸는 결정적 장면을 만들어냈다. 당시 스위프트는 불과 0.03초 동안 반짝인 '짧은 감마선 폭발(GRB 050509B)'을 감지하고 재빨리 고개를 돌려 X선 빛 입자(광자) 11개를 잡아냈다. 최대 밝기에 이르는 시간이 2초도 안 되는 짧은 감마선 폭발의 잔광을 인류가 처음 포착한 순간이었다. 이 데이터는 태양만 한 질량이 도시 크기로 압축된 천체인 '중성자별' 두 개가 충돌해 합쳐질 때 이런 폭발이 일어난다는 오랜 이론을 입증하는 핵심 증거가 됐다.

7000편의 논문과 12테라바이트의 유산