우주 (宇宙, Universe) 에 대하여 - 은하 (1)

은하(Galaxy, 銀河) 란?

은하란 항성, 별의 잔해, 가스, 먼지, 성간 물질, 암흑 물질 등 헤아릴 수 없는 많은 물질이 거대한 중력에 의해 묶여 이뤄진 천체 무리이며, 수백조에 이르는 별과 행성들로 구성됩니다.

 

머리털자리의 나선은하 (출처 : Wikipedia)

은하의 어원

은하라는 단어의 어원은 태양계를 포함하고 있는 우리 은하인 "은하수"에서부터 유래된 단어로 "마치 젖이 흐르는 것처럼 뿌옇게 보이는 은하수"를 이미하는 "갈락시아스"라는 그리스어 단어가 그 어원입니다. 이 단어의 기원은 그리스 신화에 나와있습니다. 그리스 신화에 따르면 제우스가 어린 헤라클레스를 불사신으로 만들기 위해 여신 헤라가 잠든 사이 그녀의 젖을 물렸습니다. 헤라는 잠에서 깨어나 자기가 모르는 아이에게 젖을 물려주고 있다는 것을 알고 아기를 밀쳐내게 됩니다. 이 과정에서 그녀의 젖이 밤하늘 위에 흩뿌려지게 되고, 그 흔적이 바로 은하수가 되었다고 합니다.

은하를 뜻하는 갤럭시 (Galaxy)는 대문자로 표현했을 경우 우리 은하인 은하수를 의미하는 단어로 쓰이고 있으며, 소문자로 표현 (galaxy)로 표현할 경우 우주에 무수히 많은 은하를 의미하는 단어로 사용하고 있습니다. 또한 은하수를 뜻하는 "Milky Way"라는 단어는 제프리 초서의 "영예의 집" 작품에 처음 등장하며, 은하수를 나타낼 때 사용되는 단어로 쓰이고 있습니다. 

은하의 형성과 진화

은하가 긴 우주의 역사시간 동안 어떻게 만들어졌으며, 어떻게 변해왔는가에 대한 연구가 은하 형성과 진화 분야에 대한 연구 주제입니다. 현재까지 많은 이론들이 제안되어 대부분의 천문하자들에게 받아들여지고 있지만, 아직까지 많은 것들이 아직 미지에 쌓여있기 때문에 은하의 형성과 진화 분야는 천문학적으로 매우 중요한 연구 분야입니다.

* 은하의 형성

은하의 형성에 대한 이론적 근거는 최근 최초로 생성되는 은하들이 관측이 되면서 예측이 가능하게 됐습니다. 가장 큰 예로 2006년 발견된 IOK-1이라 불리는 원시은하의 발견을 볼 수 있으며, 이 원시은하는 암흑시대를 거쳐 성장해 왔음을 알려주는 근거가 됐습니다. 이러한 은하의 형성을 알기 위해서는 최초 우주의 시작까지 거슬러 올라가야 합니다. 우주의 시작을 포함하는 Big bang 이론에 따르면, Big bag 이후 약 30만 년 후 우주는 우주의 재결합시기 (어지럽게 돌아다니던 전자와 양성자들이 서로 결합하여 중성수소를 형성하게 된 시기)에 수소와 헬륨이 만들어지기 시작했습니다. 이 시기의 거의 모든 수소들은 이온화되지 않은 중성 상태에 있었으며, 이로 인해 항성들이 아직 형성되지 않았기 때문에 이 시기를 우주의 암흑시대라 부릅니다. 

이 암흑시대의 원시우주에 존재하는 암흑물질 들로 인해 서서히 우주의 거대 구조가 나타나기 시작하였습니다. 작은 암흑 물질 헤일로 (암흑물질로 구성된 은하의 가상적인 구성요소)와 은하들이 먼저 형성되고, 이들이 모여 초기 은하가 형성되었으며, 작은 은하들이 합쳐지고 자라나 훨씬 큰 은하로 오늘날까지 진화해 온 것으로 여겨지고 있습니다(밑에서 위(bottom-up)로 은하 형성 모형).

* 은하의 진화

은하는 처음 생성된 이후 약 10억 년이 지나고나서부터 지금의 은하를 이루는 주요 구성원들이 형성된 것으로 여겨지고 있습니다. 은하를 구성하는 주요 구성원은 구상성단 (Globular cluster, 구형의 항성의 성단으로, 은하 중심의 주위를 마치 위성처럼 돌고 있음), 은하 중심에 위치한 초대질량 블랙홀(Supermassive black hole, 질량이 태양질량의 수십만 배에서 수십업 배에 이르는 가장 큰 유형의 블랙홀), 그리고 금속함량이 적은 항성종족 II로 이루어진 은하 팽대부 (galactic bulge, 은하 내 빽빽하게 모여있는 별들의 군집) 이 있습니다.

은하의 주요 구성원들이 형성된 후 시간이 흐르면서 은하에 축적된 물질로부터 보다 젊은 별로 이루어진 은하 원반 (galactic disc, 은하 팽대부를 둘러싼 원반 모양의 구조)을 만들게 되며, 그 이후에도 은하 간 매질을 통한 새로운 가스 공급, 별의 교환등의 작용이 계속해서 이뤄집니다. 이러한 과정속에서 별들은 지속적으로 생성되고 죽게됨에따라 우주에는 중원소 함량이 높아지게 되고, 이러한 과정이 반복되면서 수소와 헬륨밖에 존재하지 않는 우주에서 금속함량이 포함된 행성들이 생길수 있는 조건이 만들어지게 됩니다.

그리고, 은하의 진화는 은하간 상호작용 (두 은하가 서로 중력장 내에 위치하여 간섭을 일으키는 것)과 충돌에 의해 크게 좌우됩니다. 이는 은하와 은하게 우주에서 계속해서 움직이며, 서로 작용할 수 있을 정도로 근접했을 때 서로 충돌하여 큰 은하가 작은 왜소 은하들을 잡아먹고 몸집을 더 불리게 되는 현상을 말합니다. 현재 우리 은하는 안드로메다 은하 (약 2.5 백만 광년)와 약 130 km/s의 속도로 가까워지고 있으며, 약 60억 년 정도가 지나게 되면 두 은하가 충돌할 것으로 예상되고 있습니다.

더듬이 은하, 두은하가 충돌해서 더 큰 은하로 병합되고 있다 (출처 : Wikipedia)

 

다음에는 은하의 종류와 형태에대해 알아보도록 하겠습니다 ^^