[와우! 과학] 9번째 행성을 찾아라…32억 화소 디지털카메라로 우주를 본다면?

미국 에너지부 산하의 스탠퍼드 선형가속기센터(SLAC National Accelerator Laboratory)에서 개발 중인 32억 화소 카메라 센서가 완성됐다. 이 초고해상도 카메라는 암흑물질의 비밀을 풀고 태양계의 미스터리를 규명하기 위해 2015년부터 추진 중인 LSST(Legacy Survey of Space and Time) 프로젝트의 핵심 시스템이다. LSST 카메라는 칠레의 고산지대에 있는 베라 C 루빈 천문대(Vera C. Rubin Observatory)의 구경 8.4m 망원경에 설치되어 2022년부터 관측을 시작한다.

역사상 가장 높은 해상도인 32억 화소 이미지 센서는 사실 하나의 센서가 아니라 189개의 센서를 결합해 만든 것이다. 각 센서의 해상도는 1600만 화소다. 일반적인 DSLR 카메라나 스마트폰 메인 카메라와 비슷한 해상도이지만, 사람이나 풍경을 찍는 용도가 아니라 매우 희미하고 멀리 떨어진 천체를 찍는 카메라이기 때문에 희미하고 작은 물체를 잡아내는 능력은 비교할 수 없을 만큼 뛰어나다. LSST 카메라는 별도의 망원 렌즈 없이도 24㎞ 떨어진 골프공을 식별할 수 있을 정도다. 이런 고해상도 카메라를 이용해 한 번에 달 면적의 40배에 달하는 하늘을 자동으로 관측한다. 다만 이런 정밀도를 위해 영하 101도의 극저온 환경에서 가동해야 한다.

스탠퍼드 선형가속기센터 연구팀은 189개의 이미지 센서를 모아 너비 61㎝의 LSST 카메라 센서를 만든 후 이를 극저온 용기에 넣어 실제 사물을 촬영했다. 첫 대상은 브로콜리로 마치 종양 조직이나 외계 생명체 같은 느낌을 준다. 연구팀은 2021년 중반까지 테스트를 진행한 후 특별한 문제가 없으면 2021년에는 베라 C 루빈 천문대로 보내 망원경에 장착할 계획이다.

LSST는 10년에 걸쳐 남반구 하늘 전체를 관측해 적어도 370억 개의 별과 은하, 그리고 태양계 소행성 데이터를 수집할 예정이다. 과학자들은 LSST를 통해 아직 그 정체를 모르는 암흑물질에 대한 결정적인 단서를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 과학자들이 기대하는 또 다른 성과는 태양계의 9번째 행성이다. 만약 실제로 존재한다면 LSST 데이터를 통해 밝혀질 가능성이 높다. 일부 과학자들은 9번째 행성의 정체가 미니 블랙홀일 가능성을 제시했다. 이 역시 LSST 데이터를 통해 검증할 수 있다. LSST의 첫 데이터는 2024년 공개 예정이다. 32억 화소 디지털카메라가 보여줄 우주의 모습이 어떨지 궁금하다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com