은하의 유형과 형태에 관한 이야기

1. 은하의 유형과 형태

 은하 안의 별들과 가스의 움직임은 은하가 그들의 형태를 어떻게 유지할 것인지를 결정한다. 타원 은하의 경우, 별들은 모든 다양한 궤도에서 무작위적인 방향으로 움직여야 한다. 마치 벌 떼가 하나의 중심점 주위를 윙윙거리며 맴돌듯이. 나선 은하의 경우에는 별들은 한 점에 대해 거의 원형의 안정된 궤도를 돌아야 한다. 별들의 궤도는 얇고 질서 정연한 원반 형태여야 한다. 만약 질서 있는 회전이 망가지면(예를 들어 다른 은하와의 충돌로) 원반 형태 역시 망가질 것이다. 그러다 완전히 망가지게 되면 혼돈스러운 타원형 형태가 될 수 있다.

1. 은하들은 얼마나 큰가?
 은하는 크기와 질량이 다양하다. 가장 작은 은하는 1000만 ~ 1억 개의 별들을 가지는 반면에 큰 은하들은 수조 개의 별들을 포함한다. 우주에는 큰 은하보다 작은 은하들이 훨씬 많다. 우리은하는 적어도 1000억 개 이상의 별들을 가지는데, 큰 은하 쪽에 속한다. 우리은하 원반의 지름은 약 10만 광년이다.

 

2. 은하단이란 무엇인가?
 은하단은 하나의 중력장 아래 있는 은하들의 거대한 집단이다. 큰 은하단은 통상적으로 우리은하 크기의 은하를 적어도 열 개 이상 갖고, 수백 개에 달하는 작은 은하들을 가지고 있다. 큰 은하단의 중심에는 'cD'은하라 불리는 타원 은하 그룹이 있다. 은하단은 보통 1000만 광년 이상의 크기를 갖는다. 우리은하는 처녀자리 은하단 가까이 있지만, 이 은하단의 구성원은 아니다. 이 은하단은 처녀자리 초은하단 중심 가까이 있다.

 

3. 은하군 이란 무엇인가?
 은하군은 통상적으로 우리은하 크기나 그 이상인 크기의 은하들을 두 개 이상 포함하고, 10여 개 이상의 작은 은하들을 포함한다. 우리은하와 안드로메다은하는 국부 은하군에서 가장 크다. 국부 은하군에는 수십 개의 작은 은하들이 있다. 여기에는 대●소 마젤란성운과 M32(왜소 타원 은하), M33(작은 나선 은하) 그리고 많은 왜소 은하들이 포함된다. 국부 은하군의 크기는 수백만 광년 정도다.

4. 왜소 은하란 무엇인가?
 왜소은하는 그 이름에서 알 수 있듯이 최소의 질량과 별을 포함한 은하다. 우리은하 주변을 도는 대마젤란성운은 큰 왜소 은하로 본다. 이 은하는 많아야 10억 개의 별들을 가지고 있다. 큰 은하와 마찬가지로 왜소 은하도 다양한 형태로 나타난다. 여기에는 왜소 타원, 왜소 회전타원체 그리고 왜소 불규칙 형태의 은하들이 있다.

5. 은하는 우주에 어떻게 분포되어 있는가?
 우리는 관측을 통해 은하들이 우주에 고르지 않게 분포되어 있다는 사실을 알게 되었다. 은하들은 일정한 거리로 떨어져 있는 것이 아니라, 수백만 광년 길이의 거대한 필라멘트나 시트 모양의 구조를 이루며 모여 있다. 이러한 필라멘트나 시트는 밀집된 은하들의 마디(은하단이나 초은하단)에 연결된다. 결과적으로 우주 안 물질의 3차원적 거미줄 같은 분포를 이루어 우주 망이라는 별칭이 붙었다. 필라멘트와 시트 사이는 상대적으로 거의 은하가 없는 커다란 빈 주머니와 같은데, 이런 지역을 거대 공동이라고 부른다.

6. 가장 흔한 종류의 은하는 무엇인가?
 이는 은하들의 환경에 따라 다르다. 장 은하와 그룹 은하들 중에는 나선 은하들이 타원 은하들보다 훨씬 흔하다. 하지만 큰 은하단에서는 그 반대다. 흥미롭게도 우주의 역사를 거슬러 올라갈수록 불규칙 은하와 특이 은하들이 더 흔해진다. 우주 역사상 어느 때나 우리은하처럼 밝고 큰 은하보다는 흐릿하고 왜소한 은하들이 항상 더 많았다.

 

7. 초은하단이란 무엇인가?
 초은하단은 가장 큰 질량 덩어리의 집합체다. 이들은 우주 연결망의 수많은 물질 필라멘트의 연결점에서 나타나며, 크기는 1억 광년 이상이다. 초은하단에는 일반적으로 많은 은하단이 있거나, 아주 커다란 은하단 하나가 가운데 존재하고 주위에 많은 무리의 은하들이 초은하단의 중력장 안에서 뭉치는 형태를 띤다. 초은하단은 수천에서 때로는 수백만 개에 이르는 은하들을 포함한다. 우리은하는 처녀자리 초은하단의 변두리에 존재한다.

8. 장 은하란 무엇인가?
 장 은하는 인접한 은하가 아예 없거나 거의 없는 은하를 일컫는다. 많은 장 은하가 실제로 작은 은하군에 속해 있지만, 은하들이 풍부한 은하단에 속해 있는 은하에는 장 은하가 없다. 천문학자들은 대다수의 은하, 다시 말해 약 90%에 달하는 우주의 은하들이 장 은하일 것으로 보고 있다.

유명한 은하들의 유형

 137억 년 전의 초기 우주에서 물질과 에너지의 작은 요동이 시작되었다는 전제를 바탕으로 한 이론적인 계산은 수십억 년에 걸친 중력 상호작용을 통해 이러한 거미줄 구조의 형태가 나타났음을 보여준다. 전산 천체물리학자들은 우주배경복사에서 관측된 요동을 시뮬레이션하여 물질의 초기 분포를 보여주는 모델을 만들어냈다. 그리고 이를 기반으로 몇십억 년 후에 어떤 일이 일어날지를 분석했다. 이 모델은 통계적으로 현재의 우주와 아주 비슷한 결과를 만들어냈다.

9. 은하수란 무엇인가?

 은하수는 우리가 속해 있는 은하다. 이 은하는 태양을 비롯해 적어도 1000억 개 이상의 별들을 포함한다. 어떤 측정 결과들은 별들의 수가 5000억 개에 이른다고 하기도 한다. 우리은하는 성간 먼지가 섞인 10억 개 이상의 태양 질량에 해당하는 자유로이 떠다니는 성간 가스와 수백 개의 성단들이 수백 내지 수백만 개의 별들을 포함하고 곳곳에 있다.

< cD 은하란 무엇인가? >

 cD 은하(중심 지배적 은하)는 큰 은하단의 중심에 보이는 거대한 타원 은하다. 천문학자들은 작은 은하들이 서로 충돌하여 하나의 거대한 은하로 통합되어 생겨났다고 생각한다. 처녀자리 은하단 중심에 있는 cD 은하들은 모두 우리은하보다 몇 배나 질량이 더 크며 1조 개의 별들을 포함한다.