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2012년 4월 30일 월요일

우주 이야기 10 - 우리 은하계 III



 7. 우리 은하의 위성 은하들


 우리 은하는 은하들의 그룹인 국부 은하군 (Local group) 에서 안드로메다 은하와 더불어 가장 큰 은하이다. 우주에서 큰 천체가 그 중력으로 작은 천체들을 거느리는 것은 흔한 일이다. 따라서 우리 은하 역시 그 거대한 중력으로 여러개의 위성 은하들을 거느리고 있다.


 지금까지 밝혀진 바에 의하면 적어도 14개 이상의 위성 은하를 거느리는 것으로 보인다. 이 중에서 가장 큰 것은 대 마젤란 은하로 약 2만 광년 지름의 크기이며, 가장 작은 은하는 500 광년에 불과한 크기이다.


 과학자들은 위성은하의 숫자가 지금까지 밝혀진 것보다 더 많을 것으로 예상하기는 하지만 은하 중심핵 등에 가리거나 기타 지구에서 볼 때 사각지대에 있는 위성은하는 보이지 않는다는 문제점이 있다. 따라서 위성 은하의 숫자는 관측이 좀 더 진행됨에 따라 늘어날 수 있다는 점을 감안해야 할 것이다. 아래는 우리 은하의 위성은하의 위치를 표시한 것이다.






(우리 은하의 위성은하들의 3차원적 위치를 표시한 지도이다.
 출처 : http://www.atlasoftheuniverse.com  / 저자 : Richard Powell, CCL 에 따라 복사 허용, 저자 표시)





 대 마젤란 은하 (Large Mazellan cloud, LMC)





(대마젤란 은하의 모습, 중심부의 모습이 막대 모양으로도 보이기 때문에 본래 막대 나선 은하였다는 설도 있다. :  This file is in the public domain because it was created by NASA. )



 : 이 은하는 LMC 라는 약자로도 불리우지만 cloud 가 아니라 은하이다. 지름 2만 광년 정도 되는 이 작은 은하는 우리 은하계에서 약 16만 광년 정도 떨어져 있다. 약 100억 개 정도 별로 구성된 은하이며, 그 질량은 아마도 우리 은하의 10분의 1 정도인 듯하다. 대 마젤란 은하가 비록 우리 은하에 비해서 작은 불규칙 은하이긴 하지만 사실 국부 은하군 에서 네번째로 큰 은하이다.


 대마젤란 은하의 겉보기 등급은 0.9 로 지구에서도 보이며, 이미 오래전 부터 관측 기록이 있다. 서기 962년에 페르시아 천문학자의 기록이 있으니 말이다. 르네상스 시대엔 이 은하가 별이 아니라 구름같다는 기록도 있다.


 대마젤란 은하는 불규칙 은하이지만,(Irr/SB(s)m 으로 분류) 일설에 의하면 이 대마젤란 은하가 본래는 막대 나선 은하이다가 우리 은하의 중력에 의한 조석력으로 인해 지금 처럼 모양이 변했다는 설도 있다. 사실 이런 위성 은하들도 우리 은하에 중력으로 영향을 미쳐서 나선 팔을 약간씩 비틀어 놓는다. 이런 현상은 우리의 이웃 안드로메다 은하에서도 관찰 된바 있다.



 이 대마젤란 은하는 다량의 먼지와 가스를 가지고 있는 은하이다. 이로 인해 이 은하에서는 많은 별들이 활발하게 생성되고 있다. 예를 들면 우리 국부 은하군에서 가장 활발하게 별들이 생성되는 공간인 타란튤라 성운 (Tarantula Nebula) 가 이 대마젤란 은하에 속해있다.





(타란튤라 성운의 모습.  잘보면 타란튤라 거미 처럼 생긴 것 같기도 함. This file is in the public domain because it was created by NASA)


 이 거대한 성운은 그 지름이 500 광년에 달하며, 내부에서 생성되는 별 덕분에 성운 전체가 빛나서 보이는 것이다. 그 중심부에는 R136a 이라는 별들이 빽백하게 모인 성단이 존재한다고 생각되며, 나중에 구상 성단이 되지 않을 까 생각하고 있다. 타란튤라 성운의 질량은 태양의 45만배에 달한다고 생각하며, 이 성운에 속하는 거대 질량 별들은 이미 연소되어 폭발했을 것으로 생각된다. 지구에서 거리가 18만 광년에 달함에도 불구하고 성운이 크고 밝기 때문에 좋은 사진이 얻어진 듯 하다.




 소 마젤란 은하 (Small Magellanic Cloud (SMC))




(소 마젤란 은하.  출처 : http://www.spacetelescope.org/images/html/heic0514c.html (direct link)
 저자 : ESA/Hubble and Digitized Sky Survey 2, CCL 에 따라 복사, 복사 허용, 저자 표시)



: 소 마젤란 은하는 대 마젤란 은하 근처에 존재하는 왜소 은하이다. 우리 은하에서 약 20만 광년 정도 떨어져 있는데, 이 은하 역시 대 마젤란 은하 비슷한 경로로 불규칙한 왜소 은하가 되지 않았는가 하는 의문이 제기 되었다. 즉 막대 나선 은하였다가 우리 은하의 영향으로 모양이 변했다는 것이다. 지금도 중심부는 막대 모양으로 의심된다.


 이 소마젤란 은하는 지구에서 2.7 등급으로 맨눈으로도 볼 수 있다. 최초 중세시대에 페르시아 천문학자들에 의해서도 기술되었으며, 마젤란의 세계 일주때는 희미한 별의 모임으로 기록되었다. 사실 대 마젤란 은하와 소 마젤란 은하는 대항해 시대의 네비게이션 역활을 했던 은하였다고 한다. 이후 천문학의 발전으로 성운으로 기록되다가 결국 나중에는 왜소 은하로 밝혀졌다. 이 은하는 이름처럼 대 마젤란 은하보다 작은 은하이며 별의 숫자도 수억개에 불과한 작은 은하이다.




큰개자리 왜소은하(Canis Major Dwarf Galaxy)

 : 이 작은 왜소 은하는 지구에서 제일 가까운 위성 은하이다. 약 10억개 정도 별로 이루어져 있다고 생각되며, 적색 거성의 비중이 높다고 생각된다. 이 위성은하는 우리 태양계에서는 2만 5천 광년, 은하 중심에서는 4만 2천 광년 밖에 떨어지지 않은 작은 은하이다. 그러나 오히려 가깝기 때문에 찾기가 어려운지 2003년에 이르러서야 그 존재를 알게된 위성 은하이다.


 한가지 흥미로운 것은 이 위성은하과 우리 은하와의 조석 작용으로 인해 별들의 흐름이 생겨 별들이 은하에서 떨어져 나와 생긴 링인  Monoceros Ring 을 형성했다는 주장이다. 이 별들의 흐름은 21세기 초에 처음으로 발견되었다고 한다.




궁수자리 왜소 타원 은하 (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy)

 : 이 왜소 타원 은하는 지구에서 2번째로 가까이 있는 위성 은하이다. 지구에서는 7만 광년, 은하 중심에서는 5만 광년 정도 떨어져 있으며, 지름은 약 1만 광년에 이르는 은하이지만 1994년에서야 발견되었다. 이 은하는 은하 중심으로 지구와는 반대편에 위치하고 있다.


  궁수자리 왜소 타원 은하가 우리 은하의 위성 은하가 된지는 약 수십 억년은 되었을 것으로 생각되며, 그 동안 우리 은하 주위를 공전하며 조석작용 으로 인해 별들의 흐름 (stellar stream)을 만들어 많은 별들을 잃었을 것으로 생각된다. 일부에서는 본래 태양 질량의 1000억배에 달하는 비교적 큰 은하였다가 작아졌을 가능성도 있다고 보고 있다.


 궁수자리 왜소 은하와 큰개자리 왜소은하는 거의 우리 은하의 디스크 끝에 붙은 위성은하로 최근에야 발견되었다.



 나머지 왜소 은하들의 목록은 Ursa Minor Dwarf, Sculptor Dwarf, Sextans Dwarf, Fornax Dwarf, Leo I Dwarf. Carina Dwarf, Draco Dwarf, Leo II Dwarf. 등이다. (클릭하면 해당 위키 사이트로)





8. 국부 은하군과 국부 초은하단


 우리 은하계는 국부 은하군 (Local group) 과 국부 초은하단 (Local Supercluster or Virgo Supercluster) 에 속해있다.


 일든 우리 은하는 국부 은하군에서는 나름대로 대형 은하에 속한다. 안드로메다 은하와 우리 은하, 그리고 삼각형자리 은하  (M33, NGC 598, Triangulum Galaxy) 가 우리 국부 은하군의 3대 은하인데, 각각 크기 순으로도 1,2,3 위이다.


 안드로메다 은하와 우리 은하에 대해서는 나름대로 설명했으니 삼각형자리 은하에 대해서도 약간 설명을 하고 넘어가겠다. 이 삼각형 자리 은하는 우리 은하나 안드로메다 은하보다 작지만 사실 전형적인 크기의 나선은하로 (SA(s)) 지구에서 약 281 ± 9 만 광년 떨어진 것으로 보인다.




(삼각형 자리 은하  : CCL 에 따라 복사, 복사 허용, 저자 표시,  저자 : Hewholooks )



 이 평범한 은하는 중력에 의해 안드로메다 은하의 영향을 받으며, 물고기자리 왜소 은하를 위성 은하로 거느리고 있는 듯 하다. 한가지 흥미로운 것은 대부분 사람들이 있는 지도 모르는 위성은하임에도 불구하고 나름 대중 문화에 영향을 미쳤다는 사실이다.


 극도의 사실적 그래픽을 자랑하는 컴퓨터 게임 크라이시스 (Crysis) 의 외계인이 바로 이 은하에서 온 외계인이며, 스타 트랙 네스트 제네레이션에서도 이 은하의 외계인이 나온다고 한다.


 우리 국부 은하군는 40개가 넘는 은하들이 있기는 하지만 나선 은하는 안드로메다 은하, 우리 은하, 그리고 이 삼각형자리 은하 뿐이다. 그리고 우리 은하가 국부 은하군에서 유일한 막대 나선 은하이다.





(국부 은하군의 3차원 맵. 노란색으로 된 은하들이 국부 은하군의 3대 은하이다. 출처 : http://www.atlasoftheuniverse.com  / 저자 : Richard Powell, CCL 에 따라 복사 허용, 저자 표시)




 국부 은하군은 약 천만 광년 정도의 크기에 걸쳐있다고 생각되며 더 큰 은하들의 모임은 국부 초은하단에 속해 있다.


 국부 초 은하단은 처녀자리 초은하단이라고도 하며, 적어도 백개 이상의 은하군과 은하단을 포함해 가지고 있는 초은하단이다. 참고로 은하군은 10 - 50 개 정도의 은하들의 모임이며, 수백개의 은하들이 모인 집단이 은하단이다.


 국 부 초은하단은 그 크기가 약 1억 1천만 광년에 걸쳐 있는 것으로 생각된다. 그 거대한 크기에도 불구하고 국부 초은하단은 우리가 관측 가능한 우주에 있는 백만개에 달하는 초은하단 중 하나일 뿐이다. 그러나 심지어 우리가 관측 가능한 우주도 우주의 전부는 아니다.





(국부 은하군 주변의 은하군과 은하단까지의 거리. This file is in the public domain because it was created by NASA. )




 (국부 초은하단의 3차원 지도 출처 : http://www.atlasoftheuniverse.com  / 저자 : Richard Powell, CCL 에 따라 복사 허용, 저자 표시)



 이렇게 우리 은하는 수많은 은하 중 하나일 뿐이고, 우리 태양계는 그 은하계의 무수히 많은 별 중에 하나일 뿐이다. 그리고 아직 인간의 영역은 태양계 안에서도 지구를 벋어나지 못하고 있다. 이렇듯 우주는 인간에 비해서 상상하기도 어려운 광활한 영역이다.


 이런 생각을 할 때면 우주 앞에서 인간의 왜소함을 다시 한번 느끼게 된다. 하지만 더 나아가 이런 인간이 이렇게 넓은 우주를 이 정도로 이해할 수 있다는 사실이 놀랍기도 하다. 비록 아직은 모르는 부분이 더 많다고 해도 말이다.





 (출처 : Wiki/NASA)

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