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지구 크기의 망원경
그러면 달 속의 오렌지, 나아가 블랙홀을 관측하기 위해서는 얼마만큼 큰 망원경이 필요할까요? 정확히 계산하면 지구만한 크기의 망원경이 필요하다는 사실을 간단히 알 수 있습니다. 만일 지구 크기의 망원경을 만들 수 있다면 블랙홀의 '사건의 지평선' 즉 독특한 '빛의 링'을 탐색할 수 있을 것입니다. 이 사진은 컴퓨터 그래픽처럼 자세하지는 않지만 블랙홀 주변의 상황을 한 눈에 알 수 있게 해줍니다.
그런데 여러분들도 상상할 수 있는 것처럼 지구 크기만한 반사경으로 망원경을 만드는 일은 불가능합니다. 하지만 '믹 제거'는 이렇게 노래했습니다. "원하는 것을 항상 가질 수는 없지만 계속해서 도전하면 원하는 것을 가질 수 있을 것이다."
ㅇ'사건의 지평선 망원경(Event Horizon Telescope)' 국제프로젝트
전 세계의 망원경을 연결하는 '사건의 지평선 망원경(Event Horizon Telescope)'이라는 국제프로젝트는 컴퓨터 기술을 활용하여 지구 크기의 망원경을 만들어 블랙홀의 '사건의 지평선'을 촬영할 수 있는 해상도에 접근하려고 노력하고 있습니다.
2017년에는 이 망원경 네트워크를 활용하여 최초로 블랫홀을 촬영할 계획입니다. 전 세계적인 규모로 망원경을 연결해 연동시킬 계획입니다. 원자시계로 정확한 시간에 동기시키고, 각 관측소의 연구팀들은 빛을 촬영한 수천조 바이트의 데이터를 수집할 것입니다. 그 데이터는 바로 이 곳, 메사추세츠 천문대로 보내져 처리됩니다.
ㅇ지구는 회전하는 거대한 미러볼
이 작업이 어떻게 이루어지는지 좀 더 설명하겠습니다. 우리 은하계의 중심에 있는 블랙홀을 관측하려면 상상할 수 없을 만큼 거대한 지구만한 망원경이 필요하다는 얘기를 기억하시죠? 일단 지구 크기만한 망원경을 만들 수 있다고 가정해 봅시다. 지구를 하나의 빙빙도는 거대한 미러볼이라고 생각해 봅시다. 각 거울 조각들이 수집한 빛들을 하나로 조합하여 한 장의 사진을 만들어냅니다.
이번에는 대부분의 거울 조각들을 없애고 그 중 일부만 남겨두기로 합시다. 그래도 정보를 모을 수는 있겠지만 이번에는 많은 공백이 생길 것입니다. 남겨진 거울 조각들은 바로 지구상에 망원경이 설치된 장소를 가르킵니다. 그러나 한 장의 사진으로 조합하기에는 관측 테이터가 턱없이 부족합니다.
망원경이 설치되어 있는 몇 군데서만 빛을 수집할 수 있지만 지구가 자전하고 있기 때문에 각도를 달리하면서 상이한 데이터들을 얻을 수 있습니다. 다시 말하면, 미러볼이 회전하면서 거울의 위치를 바꿔주기 때문에 관측 대상의 다른 부분들도 볼 수 있게 됩니다. 현재 개발 중인 화상 알고리즘을 통해 미러볼의 빈 공간을 채우고 거기에 숨겨져 있는 블랙홀의 이미지를 재현하는 원리입니다.
만일 지표면 곳곳에 망원경이 설치된다면 즉 미러볼이 완벽하다면 이런 작업은 훨씬 수월할 것입니다. 그런데 우리가 수집할 수 있는 극히 제한된 관측 데이터로 추정할 수 있는 이미지의 경우의 수는 무수하게 존재합니다. 또 그 이미지들은 전혀 똑같지 않습니다.