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제미니천문대에서 연구한 계기와 연구분야가 궁금합니다
대학 1학년 때, 해발 4200m 높이인 미국 하와이 마우나케아산 정상에 있는 세계에서 가장 큰 직경 10m짜리 망원경에 대해 알게 됐습니다. 이를 보겠다는 막연한 꿈은 저를 천문우주학과 전공생으로 만들었죠. 석사를 마친 뒤 미국에서 박사과정을 밟으며 마침내 마우나케아산 정상의 망원경을 봤습니다. 
이후 마우나케아의 여러 망원경으로 관측을 하며 천문대와 관측에 대해 배웠고, 그 매력에 빠졌습니다. 박사학위를 받은 뒤 자연스럽게 천문대로 진로를 정했고, 현재 제미니천문대의 관측 천문학자로 연구를 하며 전 세계 천문학자들의 관측을 돕고 있습니다.

JWST 1주기 관측 프로그램으로 선정된 과정은 어땠나요
대부분의 관측 천문학자들이 JWST 관측제안서 공고를 오랫동안 기다리고 있었을 거예요. 보통 관측 프로그램의 관측제안서 공고는 매년 2~3월에 나오고, 제출의 마감일은 4~5월입니다. 관측 천문학자들이 가장 바쁜 시기죠. 그런데 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)으로 진행이 지연됐고, 지난해 8월에서야 공고가 나왔습니다. 
천문학자들은 연구 배경과 목표를 비롯해 이 연구가 왜 중요한지, 제안된 관측이 천문학 분야의 난제를 푸는 데 어떤 도움을 줄 수 있는지를 관측제안서에 담습니다. 제출이 마감되면 망원경배정위원회(TAC)에서 제안서 제출자의 정보를 가린 채 심사합니다. 이는 연구자의 정보보다 연구의 중요성에 중점을 두기 위해 도입한 방식이죠. 
전 세계에서 선정된 연구책임자(PI)는 단 286명이에요. 저는 지난 3월 말에 PI 선발 소식을 들었습니다. 

향후 JWST 관측 자료로 진행하는 연구가 궁금합니다
초기 우주의 블랙홀이 어떻게 생성됐는지 연구할 계획입니다. 찬드라 X선 우주망원경으로 관측한 활동성은하핵(AGN·은하 중심부의 초대질량블랙홀로 물질이 활발하게 유입되며 강한 에너지를 내뿜는 상태)을 연구했는데, 이때 새로운 천체를 발견했습니다. 
초기 우주에서 처음 생성되고 있는 블랙홀로 추측하고 있습니다. 그런데 이 블랙홀은 가시광, 근적외선 관측기기로는 아직 관측된 적이 없습니다. JWST의 고분광 적외선 관측으로 이 천체를 관측할 수 있을 것으로 예상합니다.
JWST로 역사상 처음으로 이제껏 단 한 번도 알려지지 않은 초기 우주의 블랙홀을 관측할 예정입니다. 최초의 블랙홀이 어떻게 생성됐는지, 초기 블랙홀이 주변의 가스를 얼마나 빠르게 흡수했는지, 그리고 은하와 더불어 초대질량블랙홀로 어떻게 진화했는지 알아보는 데 아주 중요한 역할을 할 것입니다.

천문학자로서 JWST에 거는 기대가 클 것 같은데요
지난 10년간, 은하와 블랙홀의 형성과 진화에 대한 연구는 많이 발전했습니다. 천문학자들은 우주의 매우 이른 시기에 은하가 생겼다는 것을 알게 됐는데, JWST는 이런 우주 초기의 블랙홀과 은하의 형성에 새로운 정보를 제공해 줄 것입니다. 이제껏 관측한 적 없는 더 멀고, 더 어두운 은하들에 대해 분광 관측을 할 수 있습니다.  
JWST를 통해 우리 인간은 이제껏 본 적 없던 우주 초기의 모습을 처음으로 보게 될 것입니다.

현재 연구하는 분야가 궁금합니다 
초기 우주에서 초대질량블랙홀의 성장과 퀘이사의 특성 등을 연구합니다. 초대질량블랙홀은 은하 중심에 있고 질량은 태양의 수백만~수십억 배로 예상됩니다. 블랙홀의 내부는 알 수 없지만, 주위에서 물질이 빨려드는 과정에서 마찰이 일어나 밝게 빛납니다. 초대질량블랙홀 주변이 빛나고 있는 은하를 활동성은하라고 하고, 그중에서 활동성은하핵이 은하 전체 별빛보다 밝은 은하를 퀘이사라 부릅니다. 퀘이사는 블랙홀이 가장 활발히 성장하고 있는 은하인 셈이죠. 덕분에 먼 우주에서도 발견되고 있으며, 이를 통해 초대질량블랙홀이 초기 우주에서부터 어떻게 자라 왔는지를 연구할 수 있습니다.

3개의 프로그램에 참여한다고 들었습니다
초대질량블랙홀을 향해 빨려가는 물질은 활동 은하를 빛낼 뿐 아니라, 블랙홀과 그 주변에 대한 정보를 줍니다. 블랙홀 근처에서 나타나는 운동으로부터 블랙홀의 질량을 추정할 수 있죠. 
먼저 JWST의 집광력으로 가장 먼 퀘이사에서 온 어두운 빛을 적외선 대역에서 검출할 예정입니다. 과거 우주에서 출발한 자외선과 가시광선은 우주의 팽창때문에 적색이동, 적외선으로 관측됩니다. 초기 우주에서 초대질량블랙홀이 얼마나 빨리 무거워졌는지를 통해 씨앗 블랙홀(원시 상태의 블랙홀)의 정체가 무엇일지 밝히는 것이 연구의 목표입니다. 
초기 우주에서 초대질량블랙홀이 무거웠다면 이들은 무거운 은하들이 모여 있는 환경을 선호할 것이라고 예상할 수 있습니다. 한편 그 예상을 뒤집는 관측도 존재합니다. 두 번째 프로그램에서는 JWST 관측으로 초기 우주 퀘이사가 정말 원시 은하단을 선호하는지 그 여부를 파악할 예정입니다. 마지막으로 활동성은하가 초기 우주의 중성 수소를 이온화하는 정도를 파악하는 프로그램에 공동연구자로 참여합니다.

JWST 관측이 현재 연구에 어떻게 도움을 주나요 
JWST의 거울 크기는 앞선 HST보다 3배 가까이 크고, 적외선 감도도 뛰어나 먼 우주에서 오는 희미하고 적색이동된 빛을 검출하기 유리합니다. 저는 10여 년 전에 아카리 우주망원경으로 고적색이동 퀘이사를 세계 최초로 중적외선 분광 관측했는데, JWST로는 이보다 더 멀리 있는 퀘이사를 관측할 뿐 아니라 그 주변에 퀘이사보다 수십~수백 배 어두운 은하들이 몰려있는지까지 볼 수 있습니다. 현재 우주 나이를 기준으로 청소년 은하를 넘어 어린이 은하, 유아기 은하 관측이 일상적인 일이 되는 것이죠. 이런 은하들을 볼 수 있게 되면 외부은하 자체와 함께 은하의 분포가 나타내는 거대구조가 어떻게 형성됐는지를 우주론적으로 연구할 수 있습니다. 

이루고 싶은 목표가 있나요
초대질량블랙홀은 크기가 태양계 정도로 매우 작지만, 블랙홀보다 수백만 배나 더 큰 은하 규모, 혹은 은하보다 수천 배 큰 은하단 규모에서의 활동에 영향을 미칩니다. 이렇게 방대한 시간, 공간 규모가 엮여 있는 현상을 종합적으로 이해하려면, 분야별 전문가들의 연구를 듣고 다양한 시각에서 자연을 관찰하는 것이 유리합니다. 눈을 감고 코끼리를 만지더라도 여러 명의 관찰자가 필요한 셈이죠. 그중에는 불완전한 해석도 있겠지만 모형과 현상의 일관성을 깊고 넓게 검증할수록 튼튼한 결과가 됩니다. 이를 위해 과학자들과 교류하고 미래 과학자를 발굴하는 데도 힘쓰고 싶습니