우리 은하계를 밤하늘에서 보신 적이 있으신가요?
밤하늘을 보면 항상 수많은 별들이 눈에 보이지만, 그 별이 무엇인지 궁금할 때가 많은 것 같습니다.
이번 포스팅에서 우리 태양계가 있는 우리 은하계와 우리와 가장 가깝게 있는 안드로메다에 대해 이야기 해보도록 하겠습니다.
우리 은하계
우리 은하계는 우주에 존재하는 수많은 은하 중 하나로, 약 4000억 개의 별과 그 주변의 행성, 위성, 소행성, 혜성, 유성 등이 태양을 중심으로 공전하고 있습니다.
우리 은하계는 ‘은하’라는 우주의 기본 단위 중 하나이며, 우리는 이 은하계에서 시작하여 우주의 끝을 향해 나아가게 됩니다.
우리 은하계의 구조
우리 은하계의 구조는 다음과 같습니다.
우리 은하계는 지름이 약 10만 광년인 막대 나선은하에 속하며, 허블의 은하 분류에 따르면 Sbc형 (중심에 막대가 존재하고 나선팔이 느슨히 감긴 형태)입니다.
우리 은하계의 중심부에는 약 4백만 태양질량의 초거대질량 블랙홀이 존재하며, 이것을 둘러싸고 있는 것이 별들과 가스와 먼지로 이루어진 팽대부(bulge)입니다.
팽대부의 지름은 약 1만 광년이고, 두께는 약 1만 2000광년입니다.
팽대부 바깥에는 별들과 가스와 먼지로 이루어진 나선팔(spiral arm)이 원판 디스크(disk) 형태로 회전하고 있습니다.
우리 은하계에는 4개의 주요 나선팔과 여러 개의 부차적인 나선팔이 있습니다. 주요 나선팔은 페르세우스자리 나선팔, 궁수자리 나선팔, 카리나-사평자리 나선팔, 백조-오리온자리 나선팔입니다.
부차적인 나선팔은 오리온팔, 외부팔, 스커투미팔 등입니다.
우리가 사는 태양계는 오리온팔 안에 있으며, 은하 중심에서 약 2만 8000광년 떨어진 거리에서 오리온팔 안에 있는데, 은하 전체에서 보면 중심과 가장자리의 중간쯤에 위치하고 있습니다.
태양은 초당 220㎞ 속도로 은하 중심을 공전하고 있는데, 주기는 약 2억 5000만 년입니다.
우리 은하계를 둘러싸고 있는 것이 헤일로(halo)라고 부르는 거대한 구조물입니다.
헤일로는 별들과 구상성단(globular cluster), 암흑물질(dark matter) 등으로 이루어져 있습니다.
헤일로의 지름은 약 20만 광년 정도로 추정되었으나, 일부 구상성단이 은하 중심으로부터 40만 광년 거리에서 발견되는 점, 최근 우리의 이웃은하인 안드로메다 은하의 헤일로가 기존보다 훨씬 먼 40만 광년 이상까지 뻗어있다는 것이 확인됨에 따라 우리 은하계 헤일로의 규모도 당초 예상보다 훨씬 멀리까지 뻗어있을 가능성이 큽니다.
우리 은하계의 나이와 질량
우리 은하계의 나이와 질량은 다음과 같습니다.
우리 은하계의 나이를 정확히 추정하는 것은 불가능하나 간접적으로 우리 은하계 내의 별 중 가장 늙은 별의 나이를 통해 추정할 수 있습니다.
현재까지 밝혀진 우리 은하계 디스크 내 가장 오래된 별의 나이는 약 132억 년이며, 주위를 공전하는 구상성단에서 약 136억년의 나이로 밝혀진 별이 발견되고 이들 구상성단이 우리 은하계와 거의 동시에 탄생하였을 걸로 추정하면 우리 은하계의 나이는 현재 우주의 나이인 137억 년에 거의 근접할 것으로 추정됩니다.
우리 은하계의 총질량에 대한 계산은 최근 극적인 변화를 겪고 있습니다.
지금까지는 관측된 우리 은하계의 회전 속도와 뉴턴의 역학법칙을 이용한 계산 결과, 우리 은하계의 총질량은 항성,가스 등의 눈에 보이는 물질만을 고려할 경우 약 5.8×10 ^ 11 M☉ , 눈에 보이지 않는 암흑물질 등을 모두 고려하여 계산할 경우 약 1.5 ~ 1.9×10 ^ 12 M☉ 으로 추정되어 왔으며, 약 2000억 ~ 4000억개의 항성들이 존재할 것으로 믿어져 왔습니다.
최근에는 은하 헤일로가 은하 중심부에서 26만광년까지 떨어져 있는 것으로 여겨지고 암흑물질 등, 은하를 이루고 있는 물질이 예상보다 많은 것으로 여겨지고 있습니다.
따라서 우리 은하계의 질량은 눈에 보이는 물질만 합치면 8.5×10 ^ 11 M☉ 이 나오며, 암흑물질 까지 모두 합쳐 5×10 ^ 12 M☉ (5조 태양질량)까지 늘어날 수 있습니다.
우리 은하계는 다른 별들처럼 변화하는 천체입니다. 우리 은하계는 약 11년마다 한 번씩 활동주기를 반복합니다.
활동주기가 높아지면 우리 은하계 표면에 흑점(sunspot)이 많이 생기고, 태양 화재(solar flare)나 코로나 질량방출(coronal mass ejection) 같은 폭발적인 현상이 자주 일어납니다.
안드로메다
안드로메다는 우리 은하계의 가장 가까운 이웃이자 우리 은하와 비슷한 모양을 한 막대나선은하입니다.
안드로메다는 밤하늘에서 볼 수 있는 가장 멀리 떨어진 천체이며, 약 250만 광년 거리에 있습니다.
안드로메다의 지름은 약 22만 광년으로, 우리 은하의 두 배 정도이고, 약 1조 개의 별을 포함하고 있습니다.
안드로메다는 고대부터 인간에게 알려져 있었습니다.
그리스 신화에서는 안드로메다라는 이름의 공주가 바다 괴물에게 희생되려다가 페르세우스에 의해 구해진 이야기가 있습니다.
이 때문에 안드로메다는 페르세우스자리 옆에 있는 별자리의 이름이 되었습니다.
안드로메다 은하는 이 별자리에서 발견되었기 때문에 이 이름을 따서 부르게 되었습니다.
안드로메다 은하는 오랫동안 우리 은하계 안에 있는 성운으로 여겨졌습니다.
그러나 1923년 에드윈 허블이 안드로메다 내부의 변광성을 관찰하여, 안드로메다가 우리 은하보다 훨씬 멀리 떨어져 있으며, 그 자체로 독립된 은하라는 것을 증명했습니다.
이것은 우주의 크기와 구조에 대한 혁명적인 발견이었습니다.
안드로메다 은하는 우리 은하와 비슷한 구조를 가지고 있습니다.
중심부에는 별과 가스와 먼지가 밀집한 팽대부가 있으며, 그 주변에는 나선팔이 원형으로 펼쳐져 있습니다.
나선팔은 별들과 가스와 먼지가 회전하는 영역으로, 새로운 별들이 태어나고 있는 곳입니다.
안드로메다의 중심부에는 태양의 1억 4천만 배의 질량을 가진 거대한 블랙홀이 존재한다고 추정됩니다.
안드로메다 은하는 우리 은하와 함께 지역 은하군이라는 작은 은하 집단의 일원입니다.
지역 은하군은 약 50개 정도의 작은 은하들로 구성되어 있으며, 중력적으로 서로 묶여 있습니다.
안드로메다와 우리 은하는 지역 은하군에서 가장 크고 밝은 은하들입니다.
안드로메다와 우리 은하는 서로 점점 다가오고 있으며, 약 45억 년 후에 충돌하여 새로운 거대한 타원은하를 만들 것으로 예상됩니다.
이번 포스팅에서는 우리 은하계와 안드로메다에 대해서 알아봤습니다.
다음 글에서도 알차고 흥미로운 주제로 찾아뵙도록 하겠습니다.