은하의 기초와 종류

1. 은하란 무엇인가?

 은하는 별, 가스, 먼지 그리고 암흑 물질의 거대한 집합체로 우주 안에서 응집성 있는 중력 유닛을 형성한다. 어떤 면에서 우주 안의 은하들은 인체의 세포와 같다. 각각의 은하들은 독립성을 갖고 나이를 먹으며 진화하는 한편 우주 안의 다른 은하들과 상호작용한다. 우주에는 수많은 종류의 은하들이 존재한다. 지구가 속해 있는 은하는 은하수라고 불린다.

우리은하 은하수

1. 어떤 종류의 은하들이 있는가?
 은하들은 일반적으로 그 외형에 따라 세 가지 그룹으로 구분된다. 이들은 나선, 타원, 불규칙 은하다. 이들 그룹은 보다 세분되어 막대 나선과 거대 디자인 나선 은하, 거대 타원과 왜소 타원 은하 그리고 마젤란 불규칙 은하와 특이 은하 등으로 나뉜다. 은하들은 또 외형이 아닌 속성으로 분류되기도 한다. 예를 들어 별 폭발 은하, 병합 은하, 활동 은하, 전파 은하 그리고 그 밖의 다른 은하들이다.

2. 우주에는 얼마나 많은 은하들이 있나?
 우주의 유한한 나이와 빛의 유한한 속도로 인해, 우리는 단지 우주 지평선이라 불리는 경계까지의 우주만 볼 수 있는데, 이 경계는 사방으로 약 137억 광년에 해당한다. 이런 관측 가능한 우주 안에는 약 500억~1000억 개의 은하가 있는 것으로 추산된다.


3. 은하들은 어떻게 분류할 수 있는가?
 1920년대에 은하 연구에 일생을 바친 선구적인 천문학자 에드윈 허블은 은하를 모양에 따라 분류하는 방법을 제안했다. 그는 타원 은하를 E0(구형의 타원 은하)에서 E7(시가 모양의 타원 은하), 원반이 있는 은하를 S0(렌즈형 은하)에서부터 Sa와 SBa(큰 팽대부와 막대가 있는 나선 은하), Sb와 SBb(중간 크기의 팽대부와 막대가 있는 나선 은하), Sc와 SBc(작은 팽대부와 막대가 있는 나선 은하) 등으로 나누었다. 이 순서는 허블 분류표로 알려져 있는데, 그 모양이 음차(소리굽쇠)를 닮아 '허블 음차 도표'로 불린다.

 

4. 은하들이 다른 형태를 띠는 이유는 무엇인가?
 에드윈 허블이 음차 도표를 만들었을 때, 그는 은하들이 나이를 먹어감에 따라 도표의 순서를 따라간다는 가설을 세웠다. 다시 말해 모든 은하들은 처음에는 타원 은하였다가 회전을 계속하면서 평평해지게 된다는 것이다. 그러나 이 가설은 틀렸음이 판명되었다.
 현대 컴퓨터 시뮬레이션과 수학적인 계산 결과는 모든 은하들이 물질의 작은 무리들의 집합으로 형성되고 있음을 보여준다. 부분 은하의 덩어리로 하나의 중력에 의해 묶이게 되는 것이다. 작은 덩어리들이 많이 모이게 되면, 일반적으로 나선 은하가 된다. 그러나 합치는 과정에 엄청나게 커다란 덩어리들이 있으면 보통 타원 은하가 형성된다. 이런 은하 형태 생성 모델이 일반적으로는 옳게 보이지만, 설득력 있는 이론이 되려면 세부적인 내용에 대한 연구가 더 필요하다.

2. 은하의종류

1.  타원 은하란 무엇인가?
 타원 은하는 은하의 전체적인 모양이 타원체처럼 보이는 은하다. 타원 은하의 모양은 타원율(얼마나 원에 가까운지 아니면 길쭉한지)에 따라 모양이 크게 바뀐다. 완전한 구 형태에서 기다란 여송연 모양까지 다양하다. 관측과 이론 모델에 근거해 천문학자들은 타원 은하는 세 개의 축을 가진 3차원 모양으로 생각한다. 다시 말해 이들은 서로 다른 길이와 너비 그리고 높이를 가질 수 있다는 것이다. 그래서 타원은 거대한 농구공이나 럭비공, 타조알, 감기약, 알약이나 그 중간형의 어떤 모양이든 될 수 있다.

2. 막대 나선 은하란 무엇인가?
 일부 나선 은하들은 은하의 중심부가 아닌, 거리가 좀 떨어진 부분에서 시작되는 나사선 팔을 가지고 있다. 이러한 은하들의 팽대부는 실제로 길게 늘어나 수십억 개 이상의 별들을 포함한 막대 모양의 구조로 되어 있다. 이런 종류의 나선 은하를 막대 나선 은하라고 부른다.

3. 렌즈상 은하란 무엇인가?
 렌즈상 은하는 타원 은하와 나선 은하의 성질을 가진 렌즈 형태의 은하다. 이 은하는 바깥 부분을 둘러싸는 원반을 가진 타원 은하처럼 보이기도 하고 나선 팔 구조가 거의 없고 매우 큰 팽대부를 가진 나선 은하처럼 보이기도 한다. 시각적으로 렌즈상 은하를 가장 잘 보여주는 예는 '솜브레로'라는 별명을 얻은 메시에 104 천체다.

 

4. 특이 은하란 무엇인가?
 특이 은하는 타원 은하나 나선 은하와 같은 일반적인 은하 범주에 들어맞으나 약간의 특이성을 가지고 있다. 예를 들어 별들로 이루어진 긴 꼬리를 갖거나, 비정상적인 형태의 원반을 갖기도 하고, 또 다른 팽대부를 갖기도 한다. 혹은 다른 은하와 겹치거나 충돌해 오기도 한다. 많은 특이 은하들이 이런 식으로 나타나는 이유는 이 은하들이 다른 은하와 충돌하거나 상호 작용 또는 병합되는 과정에 있기 때문이다.

 

5. 나선 은하란 무엇인가?
 나선 은하는 밝은 별들을 품고 있는 나선형의 구조나 팔을 가진 것처럼 보인다. 밝혀진 대로 이러한 나선 팔은 고형 구조가 아니라 나선형의 밀도파(주변보다 밀도가 높은 회전하는 먼지 그리고 가스들로 이루어진 능선)다. 나선 은하는 중심에 별들로 가득 찬 타원형의 팽대부가 있고, 팽대부 주위엔 회전하는 얇은 가스 원반이 있다. 그리고 밀도가 낮은 성운 헤일로가 원반과 팽대부 모두를 감싸고 있다.

6. 불규칙 은하란 무엇인가?
 불규칙 은하는 타원 은하나 나선 은하 혹은 막대 나선 은하와 같은 표준 은하 범주에 잘 들어맞지 않는 은하를 말한다. 불규칙 은하의 두 가지 예는 지구의 남반구에서 보이는 대마젤란성운과 소마젤란성운이다. 불규칙 은하들은 나선이나 타원 구조의 일부를 가지는 동시에 다른 종류의 성분들, 예를 들어 별들과 가스들이 뭉친 가느다란 띠 같은 것들이 있을 수도 있다.