소행성으로부터 인간 멸종을 막아준다는 ‘이것’의 정체는?! 돌발천체 2/2
📺 원본 영상: 소행성으로부터 인간 멸종을 막아준다는 ‘이것’의 정체는?! 돌발천체 2/2 (백승학 박사) 🎙️ 채널: 안될과학 Unrealscience 📅 정리 일자: 2026-03-29 ⚠️ Note: 본 리포트는 영상의 음성을 텍스트로 변환(STT)하여 정리한 것입니다. 화면에 표시된 자료(차트, 코드, 슬라이드 등)는 포함되지 않을 수 있습니다.
개요
이 영상은 하와이 대학교 천문학연구소(IfA, Institute for Astronomy)에서 근무하는 백승학 박사가 안될과학 채널과 나눈 대담의 두 번째 편이다. 핵심 주제는 PanSTARRS(Pan-STARRS, Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System)로, 매일 방대한 천문 데이터를 처리해 지구를 위협하는 소행성을 찾아내는 원리와 현황을 상세히 설명한다. 단순한 소행성 탐지를 넘어, 인류 최초의 성간 천체 발견, 잠재적 지구 충돌 소행성 추적, 그리고 분광 관측으로 확장되는 PanSTARRS의 새로운 미래까지 아우르며, ‘오늘의 하루를 지킨다’는 천문학자들의 사명감이 얼마나 구체적인 형태로 실현되고 있는지를 생생하게 전달한다.
하루에 천 장: 데이터의 홍수 속에서
PanSTARRS는 하와이의 할레아칼라(Haleakalā) 정상에 위치한 1.8미터급 망원경 두 대로 구성된 시스템이다. 크기만 놓고 보면 소박해 보이지만, 이 시스템이 매일 생성하는 데이터의 양은 상상을 초월한다. 하루에 이미지 수천 장이 쏟아지며, 이를 실시간으로 처리하기 위해 1,000개의 컴퓨터 코어를 병렬로 연결한 파이프라인이 쉬지 않고 가동된다. 백승학 박사의 주요 업무 중 하나는 바로 이 파이프라인을 유지·보수하고 데이터가 막힘 없이 흐르도록 감시하는 일이다. 그의 하루는 “오늘도 소행성을 찾을 준비가 되어 있는가”를 확인하는 것으로 시작된다.
전처리(preprocessing) 과정도 빠질 수 없다. 날 것의 이미지는 노이즈로 가득해 일반인이 보기에 ‘더러워’ 보이지만, 이를 정제하고 나면 처리 전에는 보이지 않던 수많은 천체가 또렷이 드러난다.
01:21 - PanSTARRS 이미지 처리 전·후 비교 화면. 오른쪽 위(처리 전)와 아래(처리 후)를 나란히 보여주며 전처리 후 보이는 천체 수가 극적으로 늘어남
또 하나의 골칫거리는 스타링크(Starlink)를 비롯한 인공위성이다. 촬영 중에 인공위성이 지나가면 이미지에 밝은 줄기가 남아 파이프라인의 계산을 방해한다. 백 박사는 IfA에 처음 합류했을 당시 이 문제를 해결하는 작업에 집중했다고 밝혔다. 천문 사진 애호가들에게는 여전히 극복하기 힘든 장애물이지만, 천문학자들은 파이프라인 개선을 통해 이를 충분히 처리할 수 있다고 강조한다.
닭이 소행성을 찾는 방법: 차분 이미지 분석
소행성을 찾는 핵심 기법은 놀랍도록 직관적인 원리에서 출발한다. 백 박사는 이를 연구소 마당을 자유롭게 돌아다니는 하와이의 야생 닭에 비유해 설명했다. 오늘 찍은 닭의 사진에서 어제 같은 장소를 찍은 사진을 ‘빼면’ 움직이지 않은 배경은 사라지고 움직인 닭만 남는다. 이미지는 결국 픽셀 값의 집합이기 때문에, 두 이미지의 수치를 서로 빼면 변하지 않은 배경 별들은 소거되고 새로 나타났거나 위치가 달라진 천체만 남게 된다. 이것이 바로 차분 이미지 분석(Differential Image Analysis)의 원리다.
06:20 - 닭 비유와 함께 두 이미지를 빼서 변화된 천체만 추출하는 원리 도식
이 기법은 시간에 따라 변하는 우주를 연구하는 모든 분야에서 필수적으로 사용된다. PanSTARRS의 경우, 매일 하늘을 찍은 이미지에서 어제와 달라진 점을 추출해 소행성 후보를 선별한다. 빠르게 움직이는 소행성은 이미지에서 점이 아닌 길쭉한 궤적(trail)으로 나타나고, 느리게 움직이는 소행성은 점처럼 찍힌다. 혜성(comet)의 경우 점 주변에 부채꼴 모양의 희미한 꼬리가 함께 포착되어 소행성과 구별된다.
07:05 - 빠른 소행성의 궤적(trail), 느린 소행성의 점(point), 혜성의 꼬리 형태 비교
그러나 차분 이미지에는 소행성만 남는 것이 아니다. 카메라 결함, 주변 광원에 의한 고스트 이미지(ghost image), 망원경 구조물에 의한 회절 패턴 등 원하지 않는 ‘가짜 신호’가 훨씬 더 많이 포함된다. 스마트폰으로 태양을 찍었을 때 옆에 유령 같은 빛 덩어리가 추가로 찍히는 현상이 바로 고스트 이미지의 대표적 사례다. 제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope)의 특유의 6각형 빛 번짐도 같은 원리에서 비롯된다. 망원경의 지지 구조가 삼각형인지, 사각형인지, 육각형인지에 따라 패턴의 모양이 달라진다.
이러한 노이즈를 걸러내는 것이 데이터 파이프라인의 핵심 과제이며, 여기에 AI 기법이 이미 오랫동안 접목되어 왔다. 백 박사에 따르면 천문학계는 ‘AI’라는 단어가 유행하기 훨씬 전인 2010년대 초반부터 머신러닝 기반의 분류 알고리즘을 파이프라인에 활용했다. 당시에는 그냥 ‘파이프라인’이라고 불렀을 뿐이다. 광활한 우주를 빠르게 탐색하는 과제가 사실상 AI 도입을 필연적으로 요구했고, 천문학은 그 최전선에 있었던 셈이다.
아마추어 천문학자: 모든 학문 중 유일한 종류
이 대담에서 백 박사는 아마추어 천문학(Amateur Astronomy)이 왜 존재하는지에 대해 흥미로운 통찰을 내놓는다. ‘아마추어 물리학자’나 ‘아마추어 화학자’라는 표현은 어딘가 위험하거나 이상한 느낌을 준다. 무한동력을 주장하거나, 만들어서는 안 되는 물질을 합성하거나, 허가 없이 생물을 개량하는 이미지가 떠오르기 때문이다. 모든 학문에는 그 나름의 위험이 따르기 때문에, 비전문가가 함부로 건드리기 어렵다. 그런데 천문학만은 예외다. 망원경을 들고 하늘을 관측해도 아무도 다치지 않는다. 해롭지 않기에, 그리고 오직 그렇기에 아마추어도 당당히 참여할 수 있는 학문이 되었다.
이 아마추어 천문학자들의 역량은 때로 프로페셔널을 능가한다. 백 박사가 아는 일본의 한 아마추어 천문학자는 자동 추적 장치(auto-tracker)도 없이 매일 하늘을 찍다가, 전문 소프트웨어보다 먼저 육안으로 초신성(supernova)을 발견하곤 한다. 이러한 아마추어들은 PanSTARRS 팀에게도 매우 소중한 존재다. 장비의 한계로 하루에 수천 장씩 처리할 수는 없지만, 몇 장의 이미지만으로도 의미 있는 발견을 해낼 수 있는 이들이 전 세계 곳곳에서 하늘을 감시하고 있기 때문이다.
PanSTARRS의 빛나는 업적들
하늘의 절반을 책임지다
PanSTARRS가 매년 발견하는 소행성 수는 전 세계 전체 발견량의 절반에 달한다. 비교를 위해, 카탈리나 스카이서베이(Catalina Sky Survey, CSS)라는 프로그램은 수십 대의 1미터급 망원경을 운용해 PanSTARRS와 비슷한 발견 수를 기록하고 있다. 그러나 PanSTARRS는 단 두 대의 망원경으로 이 수치를 달성하고 있다. 이는 단순한 자랑이 아니라, PanSTARRS가 현재 지구 방위에서 얼마나 핵심적인 역할을 하고 있는지를 보여주는 가장 직접적인 지표다.
10:31 - 연도별 소행성 발견 수 그래프. 핑크색 PanSTARRS가 전체 발견량의 절반을 꾸준히 차지하는 추이
2024년의 긴장: 지구를 겨냥한 소행성
2024년 말, 지구 충돌 확률이 수 퍼센트에 달하는 소행성이 발견되어 세계 천문학계를 긴장시켰다. 이 소행성은 아포피스(Apophis) 이후 처음으로 충돌 위험 리스트에 등재된 천체로, 당시 역사적으로 유례없이 높은 충돌 확률이 언론에 대서특필되었다. 하와이 신문도 이 소식을 크게 다루었으며, 백 박사는 자신이 IfA에서 본격적으로 업무를 시작하던 시기에 이 사건이 일어났다고 회상했다. 현재는 지구 충돌 확률이 약 0.0003% 수준으로 급감했지만, 대신 달(Moon)과의 충돌 확률이 새롭게 주목받는 상황이라고 한다. IfA의 PanSTARRS와 ATLAS는 현재도 이 소행성의 궤도를 정밀하게 추적하며 중요한 관측 업적으로 기록하고 있다.
오프 더 레코드 형식으로 전해진 에피소드도 흥미롭다. NASA 행성방위조정국(PDCO, Planetary Defense Coordination Office) 관계자가 매년 IfA를 방문해 PanSTARRS와 ATLAS 팀의 진행 상황을 점검하는데, 이 소행성이 달에 충돌할 가능성을 논의하는 자리에서 “어딘가에 충돌한다면, 그 데이터라도 얻을 수 있지 않겠냐”는 농담 섞인 이야기가 오갔다고 한다. 2022년 DART(Double Asteroid Redirection Test) 미션 당시에도, 소행성의 궤도 변경보다 충돌 순간의 데이터 확보를 먼저 묻는 연구자들이 있었다는 일화와 함께, 백 박사는 천문학자들이 얼마나 데이터에 집착하는 존재인지를 유머러스하게 전달했다.
슈메이커-레비 9과 ‘두드려보기’의 과학
데이터에 대한 집착을 이야기하며 백 박사는 1994년의 슈메이커-레비 9(Shoemaker-Levy 9) 혜성 사건을 언급했다. 이 혜성이 목성에 충돌했을 때, 목성 표면에는 지구 크기에 버금가는 거대한 검은 멍 자국이 생겼고, 당시 전 세계의 모든 망원경이 그 광경을 향했다. 이 사건이 과학적으로 중요했던 이유는 단순히 장관이었기 때문만이 아니다. 평상시에 가만히 있는 천체는 하나의 상태만 관측할 수 있지만, 외부 충격을 받았을 때의 반응을 포착하면 내부 구조와 구성 물질에 관한 전혀 새로운 정보를 얻을 수 있다. 누군가에게 말을 걸어보고 그 반응을 통해 그 사람을 이해하듯, 천체를 ‘두드려보는’ 것은 과학자의 어쩔 수 없는 본능이라고 백 박사는 말한다.
오우무아무아(1I/’Oumuamua): 별들 사이에서 온 첫 번째 손님
PanSTARRS의 업적 중 가장 세간의 주목을 받은 것은 단연 오우무아무아(1I/’Oumuamua)의 발견이다. 이름은 하와이어로 ‘먼 곳에서 온 손님’ 또는 ‘정찰자’를 의미하며, 하와이어로 이름이 붙었다는 사실 자체가 이 천체를 하와이의 PanSTARRS가 발견했음을 말해준다. 태양계 밖에서 우리 태양계를 통과하는 성간 천체(Interstellar Object)임이 확인된 인류 역사상 첫 번째 사례로, ‘원아이(1I)‘라는 공식 명칭을 부여받았다. 납작한 원반형 혹은 극도로 길쭉한 모양이 알려지면서 외계 문명의 탐사선이 아니냐는 추측까지 불러일으켜 과학계와 대중 모두의 폭발적인 관심을 받았다. 1I가 있다는 것은 2I, 3I도 있을 수 있다는 의미이며, 이후 실제로 두 번째(2I/보리소프)와 세 번째 성간 천체가 차례로 발견되었다.
3I/ATLAS: 세 번째 성간 손님과 한국의 기여
세 번째 성간 천체인 3I/ATLAS는 2025년 7월 1일, IfA의 또 다른 핵심 프로젝트인 ATLAS(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) 팀에 의해 최초 보고되었다. 오우무아무아가 갑작스러운 발견이었다면, 3I/ATLAS는 발견 직후부터 과학자들이 그 중요성을 즉각 알아채고 전 세계에서 동시다발적으로 관측 경쟁에 나선 천체다. 성간 천체가 이제 드문 예외적 현상이 아님을 시사하며, 이들의 구성 성분과 기원에 대한 논문이 폭발적으로 쏟아졌다.
하와이는 Keck, Gemini, Subaru 등 세계 최정상급 대형 망원경이 밀집한 곳이라는 지리적 이점 덕분에, IfA 소속 천문학자들은 이 망원경들을 비교적 수월하게 활용할 수 있다. 해외 연구자들이 한 시간의 관측 시간을 따내기 위해 수 개월간 제안서를 써야 하는 것과 달리, 내부에 배정된 시간이 따로 있어 신속한 관측이 가능하다. 이 덕분에 3I/ATLAS에 관한 다양한 관측 논문이 빠르게 산출되었다.
여기에 한국의 빛나는 성과도 있다. 서울대학교 임명신 교수 팀이 운용하는 첨단 다색 관측 망원경 시스템이 3I/ATLAS를 실시간으로, 여러 파장(색상)에 걸쳐 촬영해 가스 꼬리와 먼지 꼬리의 구조 및 시간에 따른 변화를 분석한 논문을 최근 발표했다. 넓은 시야로 3I/ATLAS를 다색 관측한 첫 번째 연구 결과로, 백 박사는 직접 이 논문을 언급하며 자랑스럽다고 전했다.
3π 탐사와 데이터 공개: 우주를 모두에게
PanSTARRS는 소행성 탐색 외에도 또 하나의 중요한 역할을 한다. 하늘의 4분의 3, 즉 3π(3파이) 스테라디안(steradian)에 해당하는 영역을 수년에 걸쳐 반복 촬영해 쌓은 방대한 데이터를 연구자들에게 공개하는 것이다. 4분의 3인 이유는 북반구 하와이에 위치한 탓에 지평선 아래 남쪽 하늘 일부를 볼 수 없기 때문이며, 볼 수 있는 영역은 모두 찍었다는 의미에서 ‘3π 탐사(3π Survey)‘라 불린다.
이 데이터를 공개하면 초신성 연구자, 은하 진화 연구자, 변광성 연구자 등 거의 모든 분야의 천문학자가 활용할 수 있게 된다. 실제로 PanSTARRS는 초신성 발견에서도 전 세계 발견량의 절반 이상을 차지하고 있으며, 시간에 따라 밝아졌다 어두워지는 초신성의 광도 변화 곡선을 장기간 추적하는 데도 탁월하다.
19:25 - PanSTARRS로 촬영한 초신성의 시계열 이미지. 시간에 따라 밝아졌다가 어두워지는 광도 변화 곡선
20:48 - 20분 단일 노출(좌)과 4시간 합산 이미지(우). 노이즈 감소 및 희미한 나선은하 구조 선명화
데이터 공개는 2014년과 2019년 두 차례에 걸쳐 이루어졌으며, 현재 세 번째 공개(Data Release 3)를 위한 자금을 확보해 준비 중이다. NASA로부터 지원을 받은 만큼 공개 의무가 있었지만, 여러 사정으로 미루어지다가 드디어 실현을 앞두고 있다. 백 박사는 PanSTARRS 데이터베이스 공개 사이트를 통해 누구나 무료로 원하는 천체의 이미지를 조회할 수 있다고 덧붙였다. 실제로 그는 대학원생 시절 이 사이트에서 연구에 쓸 이미지를 직접 가져다 논문을 썼다고 한다.
새로운 시대: 베라 루빈 천문대와 PanSPEC
게임 체인저, 베라 루빈 천문대
천문학계는 지금 거대한 변화의 문턱에 서 있다. 칠레에 건설된 베라 루빈 천문대(Vera C. Rubin Observatory)가 본격적인 운영을 시작하기 때문이다. 백 박사에 따르면 이 영상이 제작되던 시점을 즈음해 처음으로 새로운 천체 경보를 발령하기 시작했다. 이 천문대의 주경은 8.4미터로, 1.8미터인 PanSTARRS와 단순 비교하면 구경만 약 4.7배지만, 실제 탐색 파워는 약 100배에 달한다. 허블 우주 망원경의 시대가 끝나고 제임스 웹 우주 망원경이 새 시대를 연 것처럼, 루빈 천문대는 지상 천문학의 패러다임을 바꿀 존재로 기대를 받고 있다.
그렇다고 PanSTARRS의 역할이 사라지는 것은 아니다. 베라 루빈 천문대는 칠레(남반구)에 위치하므로 북반구 하늘은 여전히 PanSTARRS의 관할이다. 두 시스템은 경쟁 관계가 아니라, 지구를 둘러싼 하늘 전체를 나누어 감시하는 상호 보완 관계로 기능하게 된다.
PanSPEC: 소행성의 지문을 읽다
루빈 천문대의 등장에 맞서 PanSTARRS도 새로운 무기를 장착한다. 바로 PanSPEC이라는 분광기(spectrograph)다. 기존 PanSTARRS가 소행성의 위치와 궤도를 파악하는 데 집중했다면, PanSPEC은 소행성의 스펙트럼(spectrum)을 분석해 그 구성 물질을 알아낼 수 있다. 빛을 파장별로 분리하면 특정 원소나 분자에 해당하는 고유한 흡수선 패턴, 즉 ‘지문(fingerprint)‘이 나타난다. 이를 통해 해당 소행성이 금속성 철(Fe) 덩어리인지, 탄소질 물질인지, 얼음 성분을 포함하고 있는지 등을 원격으로 파악할 수 있게 된다.
24:22 - 소행성 종류별로 다른 모양의 반사 스펙트럼 곡선. ‘소행성의 지문’ 분류 체계 도표
더욱 강력한 점은 PanSTARRS의 넓은 시야각이다. 단일 천체 하나를 분광 관측하는 것이 아니라, 광시야 이미지 안의 모든 천체에 대해 동시에 스펙트럼을 획득할 수 있다. 과거 천문학자들이 수십 년에 걸쳐 한 땀 한 땀 쌓아온 소행성 분류 체계(spectral taxonomy)와 대조하면, 수천 개 소행성의 구성 성분을 한 번의 관측으로 알아낼 수 있게 된다. 이는 지구 방위의 관점에서도 결정적으로 중요하다. 지구 충돌 가능성이 있는 소행성의 물질 구성과 밀도를 알아야, 핵폭발이나 우주선 충돌을 통한 궤도 변경 대응책의 효과를 사전에 계산할 수 있기 때문이다. PanSTARRS가 관측에서 나아가 ‘분석’의 단계로 새 생명을 얻게 되는 순간이다.
마무리: 오늘을 지키는 사람들
강연 말미에 백 박사는 IfA 연구소의 엠블럼을 소개했다. 방패 모양의 이 엠블럼에는 감시탑 위에 서 있는 모습이 새겨져 있으며, 라틴어로 “오늘을 지킨다(Custodit Diem)“는 문구가 적혀 있다. 천문학은 수십억 광년 떨어진 먼 우주를 연구하는 학문처럼 보이지만, PanSTARRS가 매일 하는 일은 매우 현실적이다. 하늘을 스캔해 지구를 향해 날아오는 소행성이 없는지 확인하는 것, 그것이 바로 지금 이 순간의 하루를 지키는 일이다.
6,600만 년 전 공룡의 멸종을 초래한 소행성 충돌은 누구도 하늘을 감시하지 않았기에 막지 못한 비극이었다. 이제 인류는 PanSTARRS, ATLAS, ASAS-SN(All-Sky Automated Survey for Supernovae) 같은 시스템과 베라 루빈 천문대라는 게임 체인저를 통해 그 실수를 반복하지 않을 준비를 갖추어가고 있다. 반복적이고 지루해 보이는 매일의 관측 작업이 결국 인류의 내일을 보장하는 일임을, 이 강연은 조용하지만 강렬하게 전한다.
📚 출처 및 참고
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 원본 영상 | 소행성으로부터 인간 멸종을 막아준다는 ‘이것’의 정체는?! 돌발천체 2/2 (백승학 박사) |
| 채널 | 안될과학 Unrealscience |
| 출연 | 백승학 박사 (IfA, University of Hawaii) |
| 리포트 작성 | 2026-03-29 |
| 작성 방식 | YouTube 영상 STT 변환 후 에디팅 |
💬 본 리포트는 영상 내용을 바탕으로 재구성되었습니다. 정확한 내용은 원본 영상을 참조해 주세요.