라그랑주점(Lagrangian point)

▲ 암흑물질 비밀 밝힐 망원경 ‘유클리드’ 발사 성공 ▲

우주의 암흑물질과 암흑에너지를 관찰할 수 있는 우주망원경 ‘유클리드(Euclid)’가 7월 1일(현지시간) 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군기지에서 스페이스 X의 팰컨 9 로켓에 실려 발사됐다.

유럽우주국(ESA) 유럽우주운영센터(ESOC)는 이륙 후 57분이 지나 유클리드로부터 성공적으로 신호를 수신했다. 유클리드는 4주가량 더 비행해 지구와 태양이 중력 균형을 이루는 약 160만 km(지구와 달 거리의 약 4배) 지점의 제2 라그랑주점(1.2) 궤도에 진입한 뒤 7개월간의 시험 가동에 들어갈 예정이다.

고대 그리스 수학자의 이름을 딴 유클리드는 높이 4.7m, 폭 3.5m 규모 우주망원경으로, ESA는 제작과 운영 등에 14억 유로(약 2조 원)의 예산을 투입했다. 이 망원경은 ‘가시광선 관측기’(VIS)와 ‘근적외선 분광계·광도계’(NISP)를 활용해 2029년까지 최대 20억 개의 은하를 관측하고, 사상 최대의 3D 우주 지도를 만들 것으로 기대된다.

특히 유클리드는 우주 대부분을 차지하는 암흑물질과 암흑에너지를 관찰해 우주가 어떻게 팽창했으며, 어떻게 현재의 구조를 형성했는지 밝히는 것을 목표로 한다. 과학자들은 우주에 일반적인 물질은 5% 정도밖에 없으며 25%가량은 암흑물질, 70%는 암흑에너지로 구성된 것으로 보고 있다.

현재까지 개발된 관측장비로는 이 같은 암흑물질을 직접 포착할 수 없었다. 유클리드는 암흑물질의 중력장으로 인해 은하의 가시적인 형태에 왜곡이 발생하는 ‘중력 렌즈’ 효과를 측정해 암흑물질의 분포를 입체적으로 구현할 계획이다 

ESA의 과학 책임자 문델은 “우리가 살고 있는 우주를 이해하려면 암흑물질과 암흑에너지의 본질을 밝히고 이들이 우주를 형성하는 데 어떤 역할을 했는지 알아야 한다”며 “이런 근본적인 질문을 풀기 위해 유클리즈는 은하계 밖 하늘에 대한 가장 상세한 지도를 전해줄 것”이라고 설명했다. 유클리드가 찍은 첫 번째 이미지는 오는 10월 공개된다.

 

■ 라그랑주점(Lagrangian point)

라그랑주점은 두 개의 큰 천체가 공전하는 공간에서 작은 천체가 중력의 균형을 이루는 5개의 점이다. 프랑스의 수학자이자 천문학자인 조제프 루이 라그랑주가 발견했다. 

 

라그랑주점은 중력의 균형을 이루는 점이므로 작은 천체는 라그랑주점에서 별다른 연료 소비 없이 공전할 수 있다. 

이 때문에 라그랑주점은 우주 탐사 및 개발에 중요한 역할을 한다. 예를 들어 제임스 웹 우주망원경은 지구와 태양의 L2 라그랑주점에 위치하고 있다. 

 

라그랑주점은 또한 소행성이나 혜성의 집합체로 알려져 있다. 예를 들어, 트로이 목성군은 목성과 태양의 L4와 L5 라그랑주점에 위치하고 있다. 라그랑주점은 다음과 같이 5개가 있다.

· L1 : 두 개의 큰 천체가 만나는 선상에 위치한 점
· L2 : 두 개의 큰 천체가 만나는 선상에 위치한 점, 두 개의 큰 천체의 뒤쪽에 위치
· L3 : en 개의 큰 천체가 만나는 선상에 위치한 점, 두 개의 큰 천체의 앞쪽에 위치
· L4 : 두 개의 큰 천체가 만나는 선의 원점에 위치한 점, 두 개의 큰 천체의 뒤쪽에 위치
· L5 : 두 개의 큰 천체가 만나는 선의 원점에 위치한 점, 두 개의 큰 천체의 앞쪽에 위치

■ 암흑물질(dark matter)

암흑물질은 우주를 구성하고 있는 것으로 추정되지만 아직 알려지지 않은 물질을 말한다. 1960년대 미국의 천문학자 베라 루빈이 거대한 미지의 질량이 은하 안에 있다고 주장했는데 이것이 암흑물질과 관련된 연구의 출발이다. 

 

암흑물질은 우주의 26.8%를 차지, 일반물질을 다 합한 것보다 5배 이상 많으면서도 현재까지 명확히 관측된 적이 없다. 

 

암흑물질의 후보로는 행성, 블랙홀 등 잘 관측되기 어려운 마초(MACHO) 같은 천체들이나 전하를 가지고 있지 않아서 빛을 흡수하거나 방출하지 않아서 검출하기 어려운 웜프(WIMO)와 엑시온(Axion) 같은 소립자들이 있다.

-애드윌 시사상식 2023.08-