은하의 기원과 진화

하늘의 빛나는 수많은 별들은 인류가 탄생하기 훨씬 전부터 존재 했다. 고대인류나 원시인들도 하늘에 떠있는 별들을 보면서 소원을 빌기도 하면서 호기심을 가지고 바라보았을 것이다. 그리고 별들이 무리지어 있는 은하를 보고 많은 별들이 모여있다고 생각 했을 수도 있다.

수많은 별무리 은하에 대해 알아보겠다.

은하란?

사전적 용어의 은하는 항성, 밀집성, 성간물질, 암흑물질 등이 중력에 의해 묶여져서 이루는 거대한 천체들의 무리다. 겔럭시는 은하수를 의미하는 갈락시아스에서 유래되었다.

은하들은 작은 것들은 1천만개 이하의 항성들로 이루어져있고, 커다란 은하는 100조개 이상의 항성을 가지고 있는데 이 항성들은 모두 은하의 질량중심 주위를 공전하고 있다.

우리가 살고 있는 태양계의 태양도 지구를 비롯한 태양계의 천체들을 거느리고 다른 항성들과 마찬가지로 은하 주위를 공전하고 있다.

소단위부터 표현하자면 달은 지구을 돌고 있고, 달은 지구를 돌면서 지구와 함께 태양을 돌고 있다. 그리고 태양은 태양계 내의 모든 행성들과 함께 태양계가 속해있는 은하의 중심을 돌고 있다는 말이다.

은하에 대한 의문

19세기에 들어와 사람들은 은하라는 존재에 대해 알게 되었지만 우리은하의 크기가 어느정도 되는지, 또 어떤 모양인지는 알 수 없었으며 이에 대해 궁금증을 갖게 된다. 또 은하는 우리은하만 있는 것인가 하는것에 대한 의문도 갖게 된다.

우리은하가 많은 별들로 이루어져 있다는 사실은 갈릴레오 갈릴레이에 의해 처음으로 밝혀졌다. 그 후 영국의 토머스 라이트는 은하는 많은 항성이 중력으로 묶여 회전하는 천체로 이것을 내부에서 보고 있기 때문에 하늘에서 띠 모양으로 보이는 것이라는 설을 태양계에 대한 관측에서 유추하기도 했다.

외부은하의 발견

인류가 처음으로 관측한 외부은하는 안드로메다 은하이다. 10세기 페르시아 천문학자 알 수피가 관측하고, 이를 작은 구름같다라고 서술한 기록이 남아있다. 또 알 수피는 대마젤란 은하도 관측하였는데 이는 남반부에 위치해 있어서 유럽에 잘 알려지지 못했다.

이후 안드로메다는 우리 은하의 일부라는 주장과 외부은하라는 주장은 해결지되 못하고 외부은하에 대해서는 설만이 존재하였다. 

1924년 허블이 안드로메다 은하에서 세페이드 변광성을 발견하였고, 변광성의 절대등급과 변광주기 관계를 이용하여 안드로메다 은하까지의 거리가 약 90만 광년이라는 것을 계산해내었다. 이는 당시 우리은하의 크기보다 매우 큰 값이었기에 안드로메다 은하가 우리은하 밖의 외부은하임이 확인되었다. 

은하의 진화

초기우주에 대한 우주론의 모델은 빅뱅이론을 기반으로 만들어졌다. 빅뱅이 일어난지 30만년 후에 수소와 헬륨 원자가 형성되기 시작하는데 이를 재결합이라고 하였다. 대부분의 수소는 중성상태였고 빛을 흡수하였으나 별은 아직 형성되기 전이었다. 이 시기를 암흑의 시대라고 불렀다.

이 후 밀도에 변화가 생기면서 원시물질은 보다 큰 구조물을 형성하기 시작했고 양성자, 중성자 등은 차가운 암흑물질 헤일로의 형태로 응축하게 되다. 이러한 설이 은하가 탄생하는 배경이다.

은하가 형성되는 처음 10먹년동안에 구성성단과 중심부의 블랙홀 그리고 금속함량이 낮은 별들이 은하벌지 등 주요 구조물에서 만들어진다. 블랙홀은 은하에 유입되는 물질들의 총량을 제한하는 역할도 함으로써 은하가 활발하게 성장하는데 주요 역할을 하는 것으로 알려졌다. 이러한 과정에서 은하는 폭발적으로 별을 생성하게 된다.

이후 20억년동안 은하에 축적된 물질들은 은하의 원반에 정착하게 된다. 그리고 은하는 고속구름들과 왜소은하들로부터 떨어지는 수소와 헬륨 등의 물질들을 지속적으로 흡수하고 별들의 생성과 죽음을 반복하게 되면서 무거운 원소들의 함량이 서서히 증가하게 되고 이러한 것들이 결국에는 행성을 형성한다.

은하의 분류

은하는는 형태에 따라 크게 타원은하, 나선은하, 불규칙은하 이렇게 세가지로 분류한다. 그리고 은하들의 형태에 따라 구체적으로 분류한 것을 허블 분류라고 한다. 허블분류는 오직 형태에 의존해 분류한 것이기 때문에 별의 생성률이나 은하핵의 활동성과 같은 다른 중요한 특징은 고려되지 못하였다.

은하의 모형은 위의 그림에서 확인할 수 있다.

인류는 현재 우주 탐사의 걸음마를 시작했다고 생각된다. 달탐사, 화성탐사 그밖에 행성들에 대한 탐사가 이제 시작된 단계이다. 태양계에 대한 탐사가 언제 전부 이루어질 지는 모르겠지만 과학기술이 더욱 발전된다면 태양계에서 우리은하로 그리고 외부은하까지로 그 영역은 넓어질 거라 생각된다.

깊이 들어가면 용어들이 너무 어려워 최대한 쉽게 이해할 수 있도로 노렸했는데도 어렵다. 은하가 어떤거라는 거다라는 것만 알리는게 목적이다. 여기까지 은하에 대해서 겉햝기 식으로 알아보았다.