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2012년 4월 29일 일요일

우주 이야기 6 - 안드로메다 은하 II




 4. 안드로메다 은하의 크기와 구조


  은하의 연구에 대해서 많은 영향을 미친 에드윈 허블은 그 외형에 따라서도 분류를 했다. 그에 의하면 우리 은하와 안드로메다 은하는 대표적인 나선은하이다. 안드로메다 은하는 Sb 에 속한다.



(허블에 의한 은하 분류표 (Hubble sequence)  : This file is in the public domain)


 이 분류는 1936년에 나왔는데, 이후 우리의 은하에 대한 지식이 진보하게 되면서 새로운 분류가 필요해졌다. 1959년 새로운 분류 시스템은 de Vaucouleurs system 으로 불린다. 여기에 의하면 안드로메다 은하는 정상 나선은하로써 SA(s)b 에 속한다.


 그 크기는 이전의 측정에 의하면 7- 12만 광년 정도일 것으로 생각되었으나 여기에는 문제가 있다. 왜냐하면 안드로메다 은하는 지구에서 봤을때 77도 정도 누워있기 때문이다. 거대한 피자파이를 약간 비스듬이 세운 후 측면에서 본다면 그 크기와 모양을 정확히 알기 어려울 수도 있다. 여기에 은하중심부에서 멀리 떨어진 나선팔은 매우 희미하게 보인다.


 2005년 켁 (Keck) 망원경을 이용하여 진행된 연구에서 안드로메다 은하의 원판 부분 (Stellar disk) 의 크기는 지름이 22만 광년에 이를 수 있다는 결론이 나왔다. 이전에 잘 보이지 않던 희미한 팔을 합친 결과이다.


 (스피처 우주 망원경이 적외선 영역에서 관측한 안드로메다 은하의 모습. This file is in the public domain )



 현재까지 진행된 연구에 의하면 이 안드로메다 은하는 다소 S 자 모양으로 휘어 있는 구조를 하고 있다. 과학자들은 이런 휘어 있는 구조의 이유가 근처에 있는 위성 은하 (M33 같은) 의 중력에 의한 것으로 생각하고 있다.


 또 한가지 특이한 점은 안드로메다 은하의 중심부의 질량이 매우 크다는 점이다. 안드로메다 은하 역시 우리 은하와 마찬가지로 스스로 회전하고 있는데, 특히 중심부에서 속도가 매우 빠르다. 중심부에서 1300광년 떨어진 부분은 초속 225km 인 반면 7000 광년 떨어진 부분은 속도가 50km 정도에 불과하다. 이는 중심부에 매우 큰 질량을 가진 블랙홀이 있다면 설명할 수 있는 부분이다. 이는 나중에 설명하겠다.


 한편으로 이 은하의 회전 속도는 다시 중심부에서 떨어질 수록 증가해서 33000광년에서는 250km/s 에 이르며 이후에는 중심 8만 광년까지는 감소하여 200km/s 로 감소하게 된다.


 1998년 유럽우주국에서는 이 은하가 장래에는 고리 은하로 진화하게 될 수 있다고 발표했다. 은하핵을 둘러싼 거대한 고리는 약 은하 중심부에서 32000광년 떨어지게 될 것이라고 한다. 물론 우리가 살아서 그걸 확인 할 수 없지만 말이다.



 (고리 은하 (Ring Galaxy) 의 대표인 Hoag's object :This file is in the public domain  )







5. 은하핵과 블랙홀


 안드로메다 은하중심에는 우리 은하 중심에 있는 것 보다 훨씬 거대한 블랙홀이 존재한다고 생각된다. 그 질량의 태양 질양의 1억배 정도이다. 1991년 허블 우주 망원경을 이용한 연구에서 토드 라우어(Todd R. Lauer) 는 이 안드로메다 은하 중심에 2개의 핵이 존재함을 알게되었다.



(안드로메다 은하 중심부를 확대한 사진. 이미지가 선명하진 못하지만 두개의 핵이 보인다. 밝은 핵을 P1 이라고 부르고 어두운 핵은 P2라고 부른다. 안드로메다 은하의 중심핵은 P1 으로 생각하고 있다. 두 핵은 약 5광년 정도 떨어져있다. This file is in the public domain )


 한편 이 두개의 핵을 어떻게 평가할 것인지를 두고 논란이 있어왔다. 일부의 과학자들은 이것인 과거 안드로메다 은하가 다른 은하들을 잡아 먹은 흔적이라고 생각하고 있다. 먼 미래 안드로메다 은하가 우리 은하를 잡아먹게 (?) 되면 역시 같은 현상이 일어날 지도 모른다.


 또 다른 편에서는 이 밝은 부분이 은하 중심 블랙홀로 빨려들어가는 별들이 내뿜는 제트라고 생각하는 경우도 있다. 아마 좀 더 정확한 정보는 보다 해상력이 높은 새로운 망원경이 나오고 난 이후 알 수 있을지 모르겠다.





 6. 안드로메다 은하의 위성 은하


 거대한 은하들은 그 중력으로 작은 은하들을 끌어 당겨 일종의 위성처럼 거느리고 다닌다. 안드로메다 은하는 그 거대한 중력으로 다른 많은 왜소 은하들을 끌어 들였다. 현재까지 밝혀진 이러한 위성 은하는 모두 14개이다. 이중에서 유명한 것만 소개한다.


 M32
  : 이 은하는 이름처럼 상당히 초기에 발견된 위성은하이다. 1749년 기욤 르 장띠 가 처음 발견했다. 형태는 cE2 이고 E0 보다 약간 납작한 타원은하이다. 크기는 대략 6500 광년으로 작은데, 이 은하가 작은 은하가 된 것은 안드로메다 은하에 나선팔을 빼앗겨서라는 주장도 있다. 지구에서 거리는 대략 265만 광년이다. 이 위성은하는 위성은하중에서 가장 크고 밝은 것 중 하나이다.




 (M32 의 모습 : This file is in the public domain)



 M110
 : 이 위성은하는 메시에 목록에 마지막에 있는 천체이다. 1773년 샤를 메시에가 발견했으며, 역시 E5 에 속하는 타원은하이다. 거리는 269만 광년정도이다.




 (M110 : This image has been (or is hereby) released into the public domain by its author,Tomruen at the wikipedia project. This applies worldwide.)




안드로메다 은하의 위성 은하에 대해서 더 궁금하면 여기를 클릭하자





7. 안드로메다 은하와 우리 은하의 충돌


 현재 안드로메다 은하는 1초에 300km 씩 우리 은하에 다가오고 있다. 따라서 과학자들은 먼 미래에는 안드로메다 은하와 우리 은하가 서로 충돌하게 될 가능성이 있다고 생각하고 있다.


 향후 20억 년 후에는 안드로메다 은하의 별과 성운들이 육안으로도 보일 정도로 가까이 올 가능성이 있다고 한다. 이때는 기존에 보이던 은하수에 새로운 은하수가 추가되게 되는데, 일부 과학자들은 이를 우리 은하를 표시하는 명칭인 Milky Way 와 Andromeda 의 합성어로 Milkomeda 로 부를 것을 제안하기도 했다. (그런데 아무래도 작명 센스가 좀...)


 그러나 그렇다고 해서 모든 과학자들이 충돌 가능성에 무게를 두는 것은 아니다. 일부 과학자들은 두 은하가 그냥 비켜지나갈 수도 있다고 생각한다. 좀더 정확한 관측과 연구가 진행되어야 실제 충돌 여부를 보다 확실히 예측할 수 있을 것이다.


 만약 충돌을 한다면 그 시기는 약 30억년 후 정도로 생각된다. 이 때 태양계는 어떻게 될까? 이전 태양계 관련 포스트에서 적었듯이 이미 지구는 사람살수 있는 별이 아닌 시기이긴 하다. 아무튼 태양계 어디선가 우리 후손이 살아갈 경우 그 운명은 우리가 안드로메다 은하 중심부로 충돌하느냐, 아니면 나선팔에 충돌하느냐에 따라 달라진다.


 만약 재수없게 은하 중심부에 가깝게 떨어지면 이 은하의 중심부의 강한 중력에 이끌려서 블랙홀 방향으로 가는 여행을 시작할 수 있다. 그게 아니더라도 별의 밀도가 높은 지역이라 지구나 다른 태양계의 행성들이 중력 간섭에 의해 튕겨나가 혹은 충돌하는 사태가 벌어질 수 있다. 그러나 운좋게 충돌 중심에서 멀리 떨어진 나선팔에 있다면 은하 충돌의 장관을 육안으로도 감상할 수 있을 것이다.



8. 안드로메다 은하와 대중 문화


 안드로메다 은하는 이름이 워낙 친숙하기 때문인지 대중 문화에서도 이를 자주 이용했다. 가장 대표적인 것 중에 하나는 바로 은하철도 999 일 것이다. 영원한 삶을 찾아 기계몸을 얻기 위해, 기계몸을 무료로 준다는 별 안드로메다로 수수께끼의 여인 메텔과 같이 여행을 떠나는 소년 (국내명은 철이, 원작은 호시노 데츠로) 의 이야기를 담은 이 만화는 매우 선풍적인 인기를 끌었다. (그런데 안드로메다는 별이 아니라 은하이다)


 또 우리에게는 덜 친숙하지만 스타트랙의 제작진들이 스타 트랙에서 사용하지 못했던 이야기들을 담아서 만든 TV 시리즈인 안드로메다가 캐나다/미국 합작으로 제작되어 5년간 방영되기도 했다.

(이에 대해서는 : http://en.wikipedia.org/wiki/Andromeda_(TV_series) 참조)


 또 은하 자체와는 상관없지만 인기 작가 마이클 클라이튼의 소설 안드로메다 스트레인이나, 마블이나 DC 코믹에서 나온 슈퍼히어로물 안드로메다, 밴드 안드로메다등 여러 대중문화에 그 명칭이 차용되어 사용되고 있다.



 오늘날 한국에서는 '개념은 안드로메다로' 등의 유행어로 자주 사용되고 있다.


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