2024. 2. 22. 00:37ㆍ카테고리 없음
은하계란 무엇인가?
은하계란 태양계를 포함한 2000억개의 항성 집단을 말한다. 우리가 사는 지구는 그 2000억개 중 태양계에 속한 하나의 작은 행성이다. 밤하늘에 보이는 은하수를 볼 수 있다는 것은 우리가 은하계의 내부에 있다는 말이 된다. 그러면 우선 은하수를 집고 넘어가자.
은하수는 지구를 일주하는 옅은 빛의 띠인데 공기가 맑은 지역에서는 달이 없는 밤 하늘에서 마치 강물이 흐르는 듯한 형상으로 보여진다. 하늘을 흐르는 강과 같다고 해서 은하수란 이름이 붙여졌는데 마지막 수(水)는 사실 그리 필요 없을 듯 하다. 왜냐하면 은하(銀河)라는 단어에 이미 물이라는 뜻이 겹쳐지기 때문이다. 실제로 중국어로는 그냥 은하이다.
그리스 신화에서는 헤라클래스가 태어나 그 어머니인 헤라의 젖을 빨다가 젖이 튀었는데 그것이 하늘에 걸린 것이라는 이야기로 전해진다. 그래서 서양에서는 밀키웨이(Milky Way)라고 한다.
하지만 은하수의 정체는 수 많은 별들이다. 크고 작은 별들의 군이 모여서 아련한 빛의 강을 이루는 것처럼 보여지는 것이다. 놀랍게도 이것을 처음 발견한 것은 갈릴레오였다. 그것도 갈릴레오는 스스로 망원경의 원리를 응용해서 천체망원경을 만들어 냈다. 갈릴레오는 은하수뿐 아니라 달의 월면과 목성의 위성, 태양흑점까지 발견한다. 이것은 손쉽게 클릭 한번으로 성능 좋은 천체망원경을 살 수 있는 지금 생각으로는 별 것 아닌 것이지만 그 당시로는 놀라운 발견이었다.
그리고 프레더릭 윌리엄 허셜(Frederick William Herschel)에 의해 은하계가 발견되게 되는데, 허셜은 하늘을 잘게 여러 구획으로 나누고 각 구획별로 별들을 관찰하기 시작한다. 그 결과 하늘의 은하수를 중심으로 별들이 조밀하게 밀집하고 은하수에서 떨어질수록 별들이 줄어든다는 것을 알아냈다. 이것으로 그는 별들이 우주 전체에 균등하게 분포하는 것이 아니라 마치 원반과 같은 형상으로 모여있는 모양일 것이라고 판단하게 된다.
우리는 그런 원반 안에 갇혀 있는 것이기 때문에 지구의 어디에서건 많은 별들을 볼 수 있는 것이다. 그리고 드넓은 우주에서 별들이 모여있는 곳은 은하계의 한 곳에 한정되며 다른 공간에는 아무것도 없는 무의 상태에 있다고 생각되었다. 이것이 1600년대이다.
그러다 과학이 점차 발달하면서 항성과 성운, 성단이 은하계에만 있다라는 생각은 깨지게 되는데, 바로 안드로메다 대성운이 300만광년 거리에서 관측되었기 때문이다. 이것은 은하계 직경의 약 30배에 해당하는 거리로 은하계 밖에도 천체가 존재한다는 증명이 된 것이다. 이것으로 생각하면 우주는 인간이 은하계와 은하계 사이를 잴 수 없을 만큼 크기 때문에 우리가 관측할 수 있는 은하계 이외에는 아무것도 찾을 수 없었다는 말이 될 것이다. 텅 비었다고 생각되던 우주 공간은 사실 무언가의 완충공간이고 그 너머에는 또 다른 세상이 존재하는 것이다.
은하계가 우주의 전부라고 생각되던 당시에는 코페르니쿠스의 지동설 다음으로 커다란 충격이었을 것이 자명하다. 그리고 이것은 당시의 신문에도 우리 우주 이외의 다른 우주가 존재한다는 문구로 대서특필 되었었다. 안드로메다의 발견을 최근의 사건으로 아는 사람도 있지만 역사적 기록으로는 964년부터 있으며 허셜은 1785년에 M31의 흔적까지 기록하고 있다.
그 밖에도 은하계와 유사한 섬우주는 우주 전체에 산재해 있다고 생각된다. 이런 은하계 밖 섬우주는 은하계내의 성운과 구분하기 위해 은하계외성운이라고도 한다.
*은하계는 어떤 구조를 하고 있을까?
은하계는 직경 10만광년의 거대한 소용돌이 형태이고 특히 중심부가 부풀어 있는 구조라는 것을 최근에야 알게 되었다. 하지만 소용돌이은하 이외에도 타원은하, 불규칙은하 등의 종류도 있다. 우리는 은하계의 전체상을 한번에 볼 수는 없지만 다양한 관측데이터를 통해서 길게 뻗은 소용돌이 형태라는 것을 추측할 수 있다.
은하에는 디스크라고 불리우는 부분이 있는데 이것은 빛을 흡수하는 성간먼지로 이루어져 있다. 그래서 아무리 관찰하려고 해도 더 멀리 있는 것이 보이지 않게 된다. 성간 가스에 포함된 수소는 21cm의 마이크로파를 방출한다. 이 마이크로파는 성간먼지에 방해받지 않는다. 우리는 이것을 관측함으로써 은하가 회전하고 있다는 것을 알게 된 것이다.
태양계는 은하계의 중심부가 아니라 끝자락에 가까운 위치에 있다.
은하의 운동에서 이론적으로 예측되는 물질량과 실제로 관측되는 물질량간에는 큰 차이가 있다. 이것은 가시광으로 관측 불가능한 물질이 그만큼 많이 포함되어 있기 때문이라고 생각된다. 일명 다크마타라 불리며 소형 블랙홀, 갈색왜성, 중성자성, 백색왜성, 태양계외행성 등이 그 후보로 거론된다.
놀랍게도 우리 은하는 약 50억년 후에 안드로메다 은하와 충돌한다는 시뮬레이션 결과가 있다. 이것은 어떤 행성끼리 충돌하는 것이 아닌 두 개의 은하가 서로 엉키게 됨을 나타내고 이로서 거대한 타원은하가 형성될 수 있다.