우주의 아름다운 순간 : 월간 우·아

베라루빈천문대(Vera C. Rubin Observatory). RubinObs/NSF/DOE/NOIRLab/SLAC/AU

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2025년, 인류의 눈은 그 어느 때보다 먼 우주를 향했습니다. 제임스 웹 우주망원경과 허블 우주망원경을 비롯한 관측 장비들이 포착한 천체 이미지들은 우주 속 다양한 순간을 생생하게 담아냈습니다. 올해 공개된 12장의 천체 이미지를 통해 2025년 우주 관측의 하이라이트를 되짚어봅니다.

1월: 카시오페아 빛의 메아리를 바라보다

카시오페아A 성운의 광각 전경. 배경이미지는 지난 2008년 스피처 우주망원경이 관측한 부분, 왼쪽의 동그랗게 밝은 부분이 카시오페아A 초신성이 있었던 자리, 오른쪽은 초신성 분출 잔해가 '광 에코'현상으로 보이는 현상. 스피처 우주망원경: NASA/JPL-Caltech/Y.김(애리조나 대학교/시카고 대학교) 카시오페아A: NASA, ESA, CSA, STScI, 대니 밀리사블제비치(퍼듀 대학교), 일세 드 루즈(겐트 대학교), 티 테밈(프린스턴 대학교) 광 에코: NASA, ESA, CSA, STScI, J.젠슨(칼텍/IPAC)

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카시오페아A 중심부. NASA, ESA, CSA, STScI, 대니 밀리사블제비치(퍼듀 대학교), 일세 드 루즈(겐트 대학교), 티 테밈(프린스턴 대학교)

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카시오페아A 주변부 광 에코가 발생한 부분. NASA, ESA, CSA, STScI, J.젠슨(칼텍/IPAC)

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제임스 웹 우주망원경이 카시오페아 방향에서 성간 먼지와 가스가 만들어낸 복잡하고 정교한 층상 구조를 포착했습니다. 근적외선 관측으로 드러난 이 이미지는 초신성 잔해 주변에서 발생하는 '빛 메아리(light echo)' 현상을 담고 있습니다. 별의 폭발이 남긴 에너지가 주변 물질과 상호작용하며 만들어내는 우주적 파문을 보여줍니다.

2월: 베일 성운의 컬러풀한 잔해

매우 컬러풀한 베일 성운의 모습. ESA/Hubble & NASA, R. 산크리트

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허블 우주망원경이 약 1만~2만 년 전 폭발한 초신성의 잔해인 베일 성운(Veil Nebula)의 새로운 모습을 공개했습니다. 지구에서 약 2,100광년 떨어진 이 성운은 폭발 당시 태양 질량의 약 20배에 달하는 별이 남긴 흔적입니다. 허블이 포착한 다채로운 색상의 실타래는 우주 공간으로 퍼져나가는 충격파와 가스를 보여줍니다.

3월: 해왕성 오로라의 첫 포착

허블과 제임스웹의 관측데이터를 합쳐 발견한 해왕성의 오로라 모습. NASA, ESA, CSA, STScI

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제임스 웹 우주망원경이 해왕성의 오로라를 사상 최초로 포착했습니다. 근적외선 관측을 통해 드러난 이 오로라는 삼수소 양이온(H3+)의 발광에 의해 발생하며, 해왕성 대기 상층부에서 빛나고 있습니다. 이번 관측은 태양계 가장 바깥 행성의 대기 역학을 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다.

4월: 죽어가는 별의 마지막 무대

행성상 성운 NGC 1514의 두 가지 적외선 뷰. 왼쪽은 NASA의 광역 적외선 탐사 탐사선(WISE)의 관측 모습입니다. 오른쪽은 NASA의 제임스 웹 우주 망원경에서 촬영한 더 정교한 이미지입니다. NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL, Caltech, UCLA

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웹 망원경의 중적외선 장비(MIRI)가 행성상 성운 NGC 1514를 관측해 죽어가는 별이 에너지를 방출하는 과정을 상세히 담아냈습니다. 태양과 비슷한 질량의 별이 생애 말기에 외곽층을 우주로 내뿜으며 만들어낸 이 성운은 별의 최후가 어떻게 새로운 물질 순환의 시작이 되는지를 보여줍니다.

5월: 목성 오로라의 숨겨진 비밀

미국항공우주국(NASA)에서 공개한 목성의 오로라 관측 결과물. NASA, ESA, CSA, STScI

미국항공우주국(NASA)에서 공개한 목성의 오로라 관측 결과물. NASA, ESA, CSA, STScI

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웹 망원경의 근적외선 카메라(NIRCam)가 목성 오로라의 새로운 세부 구조를 밝혀냈습니다. 특히 삼수소 양이온(H3+)의 발광이 과학자들의 예상보다 훨씬 역동적으로 변화한다는 사실이 확인됐습니다. 이번 관측은 목성의 강력한 자기장과 대기 사이의 상호작용을 이해하는 새로운 실마리를 제공합니다.

6월: 솜브레로 은하의 숨겨진 원반

제임스웹의 근적외선 카메라로 촬영한 솜브레로 은하. 외부 고리의 먼지가 은하 내부의 별빛을 차단하는 모습을 보여줍니다. NASA, ESA, CSA, STScI

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솜브레로 은하를 근적외선(왼쪽)과 중적외선으로 관측한 결과물. NASA, ESA, CSA, STScI

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웹 망원경이 솜브레로 은하(M104)의 근적외선 이미지를 공개했습니다. 이 이미지는 은하 외곽의 먼지띠가 중심부 별빛을 차단하며 만들어내는 독특한 구조를 선명하게 보여줍니다. 솜브레로 은하는 지구에서 약 3천만 광년 떨어져 있으며, 중심에는 태양 질량의 10억 배에 달하는 초대질량 블랙홀이 존재합니다.

7월: 고양이가 '꾹' 남긴 우주 속 '냥발' 천체

고양이 발 성운. NASA, ESA, CSA, STScI

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웹 우주망원경 발사 3주년을 기념해 공개된 이미지의 주인공은 '고양이 발 성운(Cat's Paw Nebula·NGC 6334)'입니다. 전갈자리 방향 약 5,500광년 거리에 위치한 이 성운은 활발한 별 탄생 지역으로, 웹의 적외선 눈이 가스와 먼지 구름 속에 숨어 있던 아기 별들의 모습을 드러냈습니다.

8월: 나선 은하의 세밀한 구조

허블 우주망원경이 관측한 나선은하 NGC 2835의 모습. ESA/Hubble & NASA

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허블 우주망원경이 물뱀자리 방향 약 3500만 광년 거리에 있는 나선 은하 NGC 2835를 관측했습니다. 수소-알파(H-alpha) 파장을 포함한 새로운 데이터로 촬영된 이 이미지는 은하 내 별 형성 지역을 붉은 빛으로 강조해 보여줍니다. NGC 2835는 우리 은하와 비슷한 구조를 가진 정면 나선 은하입니다.

9월: 별 탄생의 반짝이는 순간을 포착하다

피스미스 24(Pismis 24) 성단의 모습. NASA, ESA, CSA, STScI

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웹 망원경이 바닷가재 성운 내에 있는 젊은 성단 피스미스 24(Pismis 24)를 촬영했습니다. 지구에서 약 5,500광년 떨어진 이곳은 우주에서 가장 무거운 별들이 탄생하는 현장 중 하나입니다. 이미지 속에서 빛나는 별들 주변으로 뻗어 나가는 가스와 먼지 기둥은 마치 우주의 산봉우리처럼 보입니다.

10월: 붉은 거미 성운의 복잡한 구조

붉은 거미 성운(NGC 6537)의 모습. ESA/WEBB, NASA 및 CSA, J. H. 캐스트너(로체스터 공과대학교)

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유럽우주국(ESA)이 웹 망원경으로 촬영한 '붉은 거미 성운(Red Spider Nebula)'을 공개했습니다. 행성상 성운인 이 천체는 중심의 뜨거운 백색왜성이 내뿜는 초속 수백 킬로미터의 항성풍이 만들어낸 복잡한 파도 모양 구조가 특징입니다. 거미가 다리를 뻗은 듯한 형태에서 이름이 붙었습니다.

11월: 아펩 성운의 4중 나선형 먼지 껍질

제임스웹의 중적외선으로 관측한 아펩 성운. NASA, ESA, CSA, STScI

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웹 망원경이 역사상 처음으로 아펩(Apep) 쌍성계에서 나선형으로 확장되는 4개의 먼지 껍질을 포착했습니다. 이집트 혼돈의 신 이름이기도 한 '아펩'은 아주 무거운 질량을 가진 항성의 최종 진화 단계 볼프-레이에(Wolf-Rayet) 별 두 개가 약 190년 주기로 서로를 공전하며 먼지를 분출하는 희귀한 시스템입니다. 웹의 중적외선 관측 덕분에 이전 망원경으로는 하나만 보였던 먼지 껍질이 네 겹으로 드러났습니다.

12월: 한국이 함께 만든 적외선 우주 지도

스피어엑스(SPHEREx)로 장기간 관측한 첫번째 적외선 우주지도 모습. NASA/JPL-Caltech

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2025년 마지막을 장식하는 이미지는 한국천문연구원이 미국 NASA와 공동 개발한 스피어엑스(SPHEREx) 우주망원경의 첫 번째 전천(全天) 우주 지도입니다. 스피어엑스는 올해 3월 발사된 후 약 6개월간 전체 하늘을 102가지 적외선 파장으로 스캔해 인류 역사상 최초의 적외선 영상분광 전천 지도를 완성했습니다.

스피어엑스(SPHEREx). NASA/JPL-Caltech

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스피어엑스 프로젝트는 캘리포니아공대(Caltech) 주관으로 NASA JPL 등 12개 기관이 참여했는데, 천문연은 2016년 기획 단계부터 공동 개발에 참여한 유일한 국제 협력 기관입니다. 천문연은 영하 220도의 우주환경을 구현하는 극저온 진공챔버를 개발해 망원경의 광학·분광 성능 시험을 주도했으며, 독자 개발한 근적외선 영상분광기(NISS) 기술도 스피어엑스에 탑재됐습니다. 한국 연구진은 앞으로 NASA 전문가들과 동일한 데이터 접근 권한을 갖고 우주 얼음 분포, 은하 형성, 빅뱅 초기 우주의 급팽창 등 핵심 연구에 참여하게 됩니다.

환상적인 우주 관측은 계속 됩니다

2025년 한 해 동안 인류는 137억 년 우주 역사의 다양한 장면을 엿보았습니다. 별의 탄생과 죽음, 은하의 구조, 행성의 대기, 그리고 우주의 기원을 향한 탐구는 계속됩니다. 새해에는 또 어떤 우주의 비밀이 밝혀질지 기대해봅니다.

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