허블 우주 망원경이란 무엇인가?

1990년 발사된 허블우주망원경(이하 HST로 약칭)은 500km 상공의 궤도상을 도는 우주망원경으로 구경 2.4m 광학망원경을 탑재하고 있습니다.

지구 대기 밖에 있기 때문에 해상도가 0.1초로 지상망원경보다 10배나 뛰어나 그동안 보이지 않았던 천체의 미세구조와 검출하지 못한 어두운 천체를 관측할 수 있게 됐습니다.

이하에 지금까지 얻은 대표적인 성과를 요약합니다.

(1) 240만 광년 떨어진 안드로메다 은하는, 지금까지는 지극히 밝은 초거성 밖에 보이지 않았습니다.

HST에서는 29등성이라고 하는, 지극히 어두운 별까지도 하나하나에 분해되어 검출할 수 있게 되었다.또한 산개성단의 HR도(색-등급도) 조사로 항성 진화에 대한 상세한 연구가 이루어지고 있습니다.

(2) 케페우스형 변광성의 주기-광도 관계를 이용해 직접 측정할 수 있는 은하의 거리는, 종래는 기껏해야 M81 은하까지의 약 1000만 광년이었습니다.

HST에서는, 처녀자리 은하단의 M100 은하에 대해서도 케페우스형 변광성의 검출에 성공해, 이 은하단이 5600만 광년인 것을 밝혀내 우주 팽창의 속도(69±10 km/초/Mpc)나 우주 연령(135±15억년)에 대해서, 한층 정밀도가 높은 값을 얻고 있습니다.

(3) 많은 타원 은하 주변에서, 지금까지 검출할 수 없었던 구상 성단이 발견되고 있습니다.

이들 구상성단의 공간분포와 원소량 분석으로 타원은하의 형성기구 및 진화과정 해명이 한층 진전되고 있습니다.

또한 구상성단은 타원은하의 거리지표로서도 도움이 되는 것으로 밝혀져 수천만 광년의 공간에서의 허블상수 결정에 중요한 역할을 하고 있습니다.

(4) 은하 중심핵의 미세 구조가 점차 해명되고 있습니다.

예를 들어, 처녀자리 은하단의 일원인 타원 은하 M87에서는, 길이 5000광년에 이르는 장대한 제트가 중심핵으로부터 튀어 나와 있습니다.

그 근원에 직경 500광년의 회전 원반이 발견되어 초속 550km의 속도로 회전하고 있는 것이 관측되었습니다.

그 결과 태양 질량의 30억 개분에 해당하는 거대 블랙홀의 존재가 역학적으로 밝혀졌습니다.

(5) 주위에 십자가형으로 늘어선 4개의 점상구조가 있는 어두운 점상의 천체가 HST로 많이 발견되고 있습니다.

이것은 점상으로 보이는 지극히 먼 곳의 은하에, 그 뒤의 퀘이서가 우연히 일직선상에 겹쳐 버린 천체로, 아인슈타인·크로스라고 불리고 있습니다.

때로는 링 모양으로 보여 아인슈타인 링이라고도 불립니다.

퀘이서의 빛이 은하 근처를 통과할 때, 은하의 중력장에서 마치 볼록렌즈와 같이 빛의 진로가 구부려져, 네 개의 점상이 연결된 것이며, 「중력 렌즈 천체」라고도 불리고 있습니다.

그 상의 해석에 의해, 앞의 은하의 중력장을 조사할 수 있어 은하의 다크 매터의 분포 구조를 조사하기에 안성맞춤인 천체입니다.

(6) HST는 CCD라고 불리는 검출기로 촬영하고 있습니다.

이 때문에, 동일 천역의 다수의 영상을 컴퓨터상에서 겹쳐 1매로 해, 100시간에 이르는 장시간 노출의 화상을 만들어 낼 수 있습니다.

이 수법으로 북두칠성의 일각을 촬영한 화상은 허블·딥·필드라고 불리며 지상 망원경으로는 찍히지 않았던, 지극히 다수의 은하가 비추어지고 있습니다.

이로 인해, 소용돌이 은하가 타원 은하에 비해 많이 존재하는 것을 알 수 있으며, 또한 은하간 충돌 때문에 변형된 특이 은하등도 다수 발견되고 있습니다.

이러한 은하의 적방 편이는 측정중이지만, 현재, 가장 먼 곳의 것은 적방 편이가 5.2인 은하이죠.

향후, 한층 먼 곳의 은하가 검출되어 올 것으로 기대되고 있습니다.