유클리드 미션, 우주의 심층 데이터 첫 공개

2025년 3월 19일, 유럽우주국(ESA)의 유클리드 미션이 첫 번째 관측 데이터를 공개하며 우주 탐사의 새로운 장을 열었습니다. 이번 데이터 공개에는 심우주 영역의 미리보기 영상이 포함되었으며, 다양한 형태와 크기의 수십만 개 은하들이 거대한 우주망의 구조를 보여줍니다.

 

 

 

광대한 우주 영역 관측과 다양한 천체 발견

세 개의 모자이크 형태로 하늘의 넓은 영역을 담은 이번 데이터에는 수많은 은하단, 활동성 은하핵, 일시적인 천체 현상들이 포함되어 있습니다. 또한, 인공지능과 시민 과학의 협력을 통해 38만 개 이상의 은하와 500개의 중력 렌즈 후보를 분류한 최초의 조사 결과도 공개되었습니다. 이러한 데이터들은 유클리드가 앞으로 방대한 데이터 세트를 통해 암흑 우주에 대한 다양한 질문에 답할 수 있는 기반을 마련해 줍니다.

 

 

 

유클리드의 발견 능력과 과학적 진보

ESA의 과학 담당 이사인 카롤 문델 교수는 "유클리드는 다시 한번 궁극적인 발견 기계임을 증명했습니다. 유클리드는 가장 광범위한 규모로 은하들을 조사하여 우주의 역사와 우주를 형성하는 보이지 않는 힘을 탐구할 수 있게 해줍니다."라고 말했습니다. 또한, "유클리드 조사에서 나온 첫 번째 데이터 공개를 통해 과학자들이 현대 과학의 가장 흥미로운 질문들을 해결할 수 있는 정보의 보고를 열었습니다. 이로써 ESA는 미래 세대를 위한 과학적 진보를 가능하게 하겠다는 약속을 지키고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

 

 

 

심우주 관측과 유클리드 미션의 미래

유클리드는 임무 기간 동안 가장 심층적인 관측을 제공할 세 개의 하늘 영역을 탐색했습니다. 단 일주일 동안 각 영역을 한 번씩 스캔하여 2,600만 개의 은하를 발견했으며, 가장 멀리 있는 은하는 105억 광년 떨어져 있습니다. 이 영역에는 훨씬 더 멀리 보이는 밝은 퀘이사들도 일부 포함되어 있습니다. 앞으로 몇 년 동안 유클리드는 이 세 영역을 수십 번 지나면서 더 많은 먼 은하들을 포착하여 2030년 임무가 종료될 때까지 이 영역들을 진정한 '심우주'로 만들 것입니다.

 

 

광범위한 우주 지도 제작의 시작

하늘의 63제곱도 영역을 처음으로 보여주는 이번 데이터는 유클리드 미션이 완료될 때 완성될 광대한 우주 지도의 규모를 미리 보여줍니다. 이 지도는 전체 하늘의 3분의 1에 해당하는 14,000제곱도 영역을 높은 품질로 담을 예정입니다.

 

 

 

다양한 천체 관측과 유클리드의 잠재력

ESA의 유클리드 프로젝트 과학자인 발레리아 페토리노는 "심우주 영역의 단 한 번의 관측만으로도 은하의 형태, 강력한 렌즈, 은하단, 별 형성 등 다양한 천문학적 목적에 활용될 수 있는 풍부한 데이터를 얻었다는 점이 인상적입니다. 유클리드의 6년 임무 동안 각 심우주 영역을 30~52회 관측하면서 해당 영역의 해상도를 높이고 관측 가능한 천체 수를 늘릴 것입니다. 앞으로 우리를 기다리는 발견들을 상상해 보세요."라고 말했습니다.

 

 

 

암흑 물질과 암흑 에너지 연구의 핵심 도구

유클리드는 설계된 목표를 달성하기 위해 고해상도 가시광선 이미징 장비(VIS)로 수십억 개의 은하의 다양한 형태와 분포를 매우 정밀하게 측정하고, 근적외선 장비(NISP)는 은하의 거리와 질량을 밝히는 데 필수적입니다. 새로운 이미지는 이미 수십만 개의 은하에 대한 이러한 능력을 보여주고 있으며, 우주망에서 이 은하들의 대규모 조직을 암시하기 시작합니다. 일반 물질과 암흑 물질로 이루어진 이 필라멘트는 우주를 가로지르며, 여기서 은하들이 형성되고 진화했습니다. 이는 우주의 95%를 차지하는 것으로 보이는 암흑 물질과 암흑 에너지의 신비로운 본질을 이해하는 데 필수적인 퍼즐 조각입니다.

 

 

 

우주망의 대규모 구조와 은하 형성 연구

프랑스 파리 천체물리 연구소의 유클리드 컨소시엄 과학자이자 데이터 처리 전문가인 클로틸드 레글은 "우주망의 대규모 구조에서 암흑 물질과 암흑 에너지에 대해 더 많이 알 수 있는 유클리드의 잠재력은 전체 조사를 완료해야만 도달할 수 있습니다. 하지만 이번 첫 번째 데이터 공개의 양만으로도 은하의 대규모 조직에 대한 독특한 첫인상을 제공하며, 이를 통해 시간 경과에 따른 은하 형성에 대해 더 많이 알 수 있습니다."라고 말했습니다.

 

 

 

방대한 데이터 처리와 인공지능의 역할

유클리드는 6년 동안 15억 개 이상의 은하 이미지를 포착하여 매일 약 100GB의 데이터를 전송할 것으로 예상됩니다. 이처럼 방대한 데이터 세트는 놀라운 발견의 기회를 제공하지만, 은하를 검색, 분석 및 목록화하는 데 큰 어려움을 안겨줍니다. 수천 명의 시민 과학 자원봉사자와 전문가와 결합된 인공지능(AI) 알고리즘의 발전은 중요한 역할을 합니다.

 

 

천문학적 대규모 조사와 인공지능의 필요성

지난 10년 동안 천문학적 딥 러닝 알고리즘에 깊이 관여해 온 캐나다 토론토 대학의 유클리드 컨소시엄 과학자인 마이크 월름슬리는 "우리는 천문학에서 대규모 조사를 처리하는 방식에 있어 중요한 순간에 와 있습니다. AI는 유클리드의 방대한 데이터 세트를 최대한 활용하기 위한 우리 프로세스의 근본적이고 필수적인 부분입니다."라고 말했습니다.

 

 

 

데이터 분석 도구 개발과 빠른 과학적 성과

마이크 월름슬리는 "우리는 측정값을 제공할 뿐만 아니라 도구를 구축하고 있습니다. 이러한 방식으로 과거에 이와 같은 대규모 조사를 분석하는 데 몇 년이 걸리던 것과 비교하여 몇 주 만에 최첨단 과학을 제공할 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

 

 

 

인공지능과 시민 과학의 협력으로 완성된 은하 분류 카탈로그

이러한 노력의 주요 이정표는 38만 개 이상의 은하에 대한 최초의 상세 카탈로그입니다. 이 은하들은 나선팔, 중심 막대, 합병 은하를 암시하는 조석 꼬리와 같은 특징에 따라 분류되었습니다. 이 카탈로그는 '조봇(Zoobot)' AI 알고리즘에 의해 생성되었습니다. 작년 갤럭시 동물원(Galaxy Zoo)에서 진행된 집중적인 한 달 캠페인 동안 9,976명의 자원봉사자들이 유클리드 이미지를 분류하여 조봇에게 은하 특징을 인식하도록 가르쳤습니다.

 

 

 

유클리드 미션의 방대한 데이터와 미래의 발견

오늘 공개된 이 첫 번째 카탈로그는 유클리드 수명 동안 촬영될 것으로 예상되는 유사한 해상도의 전체 은하 수의 0.4%에 불과합니다. 최종 카탈로그는 이전에 측정된 것보다 최소한 한 자릿수 이상 많은 은하의 상세한 형태를 제시하여 과학자들이 나선팔이 어떻게 형성되고 초거대 질량 블랙홀이 어떻게 성장하는지와 같은 질문에 답하는 데 도움을 줄 것입니다.

클로틸드 레글은 "우리는 은하의 내부에서 외부까지, 내부 구조가 진화를 어떻게 통제하는지부터 외부 환경이 시간 경과에 따른 변형을 어떻게 형성하는지까지 살펴보고 있습니다. 유클리드는 데이터의 보고이며, 은하 진화에서 미션의 더 큰 그림인 우주론 목표에 이르기까지 그 영향력은 광범위할 것입니다."라고 덧붙였습니다.

 

 

 

중력 렌즈 효과와 암흑 물질 분포 연구

먼 은하에서 우리에게 향하는 빛은 전경의 일반 물질과 암흑 물질에 의해 휘어지고 왜곡됩니다. 이 효과를 중력 렌즈 효과라고 하며, 유클리드가 우주 전체에 암흑 물질이 어떻게 분포되어 있는지 밝히는 데 사용하는 도구 중 하나입니다.

왜곡이 매우 뚜렷할 때 이를 '강한 렌즈 효과'라고 하며, 아인슈타인 고리, 호, 다중 이미지 렌즈와 같은 특징을 나타낼 수 있습니다.

AI 모델의 초기 스캔 후 시민 과학 검사, 전문가 검토 및 모델링을 사용하여 거의 모든 것이 이전에 알려지지 않았던 500개의 은하-은하 강한 렌즈 후보의 첫 번째 카탈로그가 오늘 공개되었습니다. 이러한 유형의 렌즈 효과는 전경 은하와 그 암흑 물질 후광이 렌즈 역할을 하여 유클리드를 향한 시선 방향을 따라 배경 은하의 이미지를 왜곡할 때 발생합니다.

 

 

강한 렌즈 효과 후보와 유클리드의 미래 관측

이러한 모델의 도움으로 유클리드는 2026년 말에 예정된 주요 우주론 데이터 공개에서 약 7,000개의 후보를 포착하고, 임무가 끝날 때까지 약 10만 개의 은하-은하 강한 렌즈를 포착할 예정이며, 이는 현재 알려진 것보다 약 100배 많은 수치입니다.

 

 

 

약한 렌즈 효과 측정과 암흑 물질 분포 3D 지도 작성

유클리드는 배경 광원의 왜곡이 훨씬 작은 '약한' 렌즈 효과도 측정할 수 있습니다. 이러한 미묘한 왜곡은 통계적인 방법으로 많은 은하를 분석해야만 감지할 수 있습니다. 앞으로 몇 년 동안 유클리드는 100억 년의 우주 역사를 통해 수십억 개의 은하의 왜곡된 모양을 측정하여 우리 우주에서 암흑 물질의 분포에 대한 3D 뷰를 제공할 것입니다.

 

 

 

유클리드의 뛰어난 조사 능력과 데이터 활용

스페인 ESA 유럽 우주 천문학 센터(ESAC)에 기반을 둔 ESA 유클리드 미션 관리자인 피에르 페루는 "유클리드는 전례 없는 조사 능력 덕분에 점점 더 넓은 하늘 영역을 매우 빠르게 커버하고 있습니다. 유클리드의 데이터가 제공될 천문학 과학 아카이브의 본거지입니다."라고 말했습니다.

"이번 데이터 공개는 유클리드, AI, 시민 과학 및 전문가의 강점을 단일 발견 엔진으로 결합하여 유클리드가 반환하는 방대한 데이터를 처리하는 데 필수적인 놀라운 잠재력을 강조합니다."라고 덧붙였습니다.