안드로메다 은하와 빅립 우리 은하와 이웃해 있는 나선은하인 안드로메다 은하의 모습입니다.
이 안드로메다은하 까지의 거리는 230만 광년으로 우리은하의 직경의 20 배정도입니다.
은하의 진화과정에 있어서 서로간의 충돌은 반드시 겪는 과정이라고 볼수 있는 것이죠. 마치 하트를 연상시키는 이 천체는 충돌이 진행중인 두개의 나선은하입니다.
아래는 허블 우주망원경을 이용하여 좀더 세부적인 구조를 본 모습입니다.
 앞서 말씀드린 것 처럼 은하계 내부의 항성간의 거리는 그 항성의 크기의 수천만배나 되기 때문에 은하들이 충돌하는 상황에서도 항성들은 충돌을 일으키지 않습니다. 이 정도 거리스케일은 예컨데 태양과 같은 항성을 10원짜리 동전만한 크기라 가정했을때 그 동전들의 평균거리가 1000킬로미터 이상임을 의미합니다. 아마도 수십개의 은하가 동시에 충돌을 일으킨다 한들 그 내부의 항성들은
충돌하지 않을 것입니다.
단 은하 중심핵이나 구상성단들이 충돌을 일으키는 예외적인 경우에만
일부 항성들의 충돌이 일어날수도 있습니다.
반면에 그 크기가 수백광년에 이르는 거대한 가스성운들은
사실상 서로간의 충돌이 불가피 합니다.
두개의 나선은하 내부에 있던 가스성운들은 상대방 은하의 가스성운들과 충돌을 일으키게 되면 은하내부에서 궤도운동을 하던 에너지를 잃고 두 은하의 공통질량 중심을 향해서 떨어지게 됩니다. 한편 충돌에 의해서 압축이 이루어진 가스성운 내부에서는 순식간에 많은 별들이 태어납니다.
이렇게 대규모로 별들이 만들어 지는 현상을 스타버스트(Starburst) 라고 합니다.
위의 사진에서 밝고 푸르스름한 것들이 이렇게 새로 태어난 별들입니다.
우리은하와 비교적 가까운 거리에 있는 안드로메다은하 역시 최종적으로는 우리은하와 충돌을 일으키게 될것입니다. 그 시기는 아직 확실히 알수없으나 60억년정도 후가 될듯하다고 합니다.
먼 미래에 일어나게 될 우리 은하와 안드로메다은하와의 충돌사건을 컴퓨터시뮬레이션과 일러스트레이션을 이용해 재구성해 보았습니다.
이것을 지구에서 본다면 아래와 같은 장관이 연출될 것입니다.
물론 60억년뒤의 일이지만 말이죠ㅋ
드디어 두 은하가 충돌을 일으켰습니다!
은하내부의 가스성운들이 충돌하여 수많은 별들이 새롭게 만들어집니다.
이장면을 직접본다면 상당히 멋질것 같군요. 은하가 충돌을 하는과정에서 일부 별들은 에너지를 얻어 우주공간으로 날아가게됩니다.
반면에 에너지를 잃고 두 은하의 공통질량 중심으로 떨어지는 별들도 있습니다.
아래의 단계가 위에서 본 하트모양의 장면에 해당됩니다.
우주공간으로 날아가는 별들이 마치 기다란 더듬이를 연상시킵니다.
은하의 중심에는 보통 거대한 블랙홀이 있습니다.
이 블랙홀은 주위의 가스를 빨아들임으로서 강한 X선과 기타 여러가지 파장의 전자기파를 방출하게됩니다.
물론 육안으로는 볼수가 없죠.
아래는 두개의 은하핵이 접근하고 있는 모습으로 최종적으로는 하나로 합쳐지게됩니다.
물론 그 중심엔 더욱 거대해진 블랙홀이 자리잡고 있겠죠.
이러한 상태가 바로 타원은하입니다.
또한 하나로 합쳐진 거대블랙홀은 주위의 가스들을 빨아들이면서 엄청난 에너지를 방출하게 됩니다.
아래그림에서는 이 블랙홀이 내품는 제트가 묘사되어 있습니다.
요약: 은하는 수천억 개에 다다르는 항성이 집합한 거대 항성 집단을 가리키지만 은하의 크기는 이 수천억 개의 항성간 거리를 3광년 이상 감내하고도 남을 정도로 거대합니다. 그러니까 항성과는 충돌이 거의 불가능 적입니다. 다만 은하 중심보다 충돌 부분과 가까운 부분에서는 합쳐지는 순간에 충돌을 일으킬 수 있습니다. 태양에 경우 우리 은하의 중심에서 약 3만 광년 떨어진 곳에 있었기 때문에 안드로메다와 합쳐질 때 (우리은하 오른쪽에서 부딪힘), 태양의 공전 주기에서 오른쪽에 있다면 타원 은하가 될 때 다른 항성과 충돌하여 파괴 될 수 있습니다. 하지만 운이 좋다면 타원은하가 될 때 살 수도 있습니다. 또한 우리는 안드로메다와 겹쳐져서 항성간 거리가 좁혀져 국부 은하군 성원이 줄어들고 결국 우리도 1~2광년 안에서도 별을 볼 수 있습니다. 밤하늘도 더 밝게 보이겠지요. 하지만 운이 없을 때에는 안드로메다 중심 은하핵과 부딪쳐서 블랙홀 안으로 빠져들어갈 수도 있습니다. =================================================================================//. 빅립이론 ========== 빅립이론은 간단하게 우주의 시간축에 의한 가설중 하나로 가장 잘 알려진 수축팽창설과 함께 그 맥을 같이 합니다. 최초 빅뱅으로 우주가 팽창합니다. -> 빅크런치로 우주가 수축합니다. -> 다시 빅뱅으로 우주가 팽창합니다. 하지만 우주의 수축팽창론 이외에 브레이크를 잃은 자동차처럼 계속적으로 팽창하다가 나중에는 공간팽창이 가속도가 붙으며 한계점을 넘어버리게 되어 우주공간의 찢어짐이론이 있습니다. 이 빅립이 일어나는 시점은 연구결과 220억년뒤라고 알려져 있으며, 빅립이 일어나기 바로직전 모든 물질의 원자의 쪼개짐이라고 하는 무시무시한 종말로 이세상이 끝을 맺게 됩니다. ▲ 우주는 어떻게 탄생했나? 우주의 나이는 얼마인가? 우주는 무엇으로 이루어져 있나? 미래에 우주는 어떻게 될까? 밤하늘의 별을 보면 누구나 이런 질문을 떠올리게 된다. 그러나 그동안 천문학자들에게 이런 질문을 하면 우물쭈물하거나 잘 모른다고 대답하기 일쑤였다. 그러나 2003년부터 천문학자들이 자신 있는 대답을 내놓기 시작했다. 우주배경복사 관측위성 WMAP가 맹활약하면서 우주의 수수께끼를 풀어내고 있기 때문이다. WMAP 위성의 관측 결과는 천문학이 이루어낸 가장 중요한 진전 가운데 하나라고 볼 수 있다. 미항공우주국이 2001년 6월에 발사한 800㎏짜리 작은 위성은 우주의 모든 방향에서 오는 우주배경복사를 관측하고 있다. 우주배경복사는 빅뱅(big bang)이 일어나고 38만 년 뒤 물질과 빛이 처음 분리될 때 나온 ‘태초의 빛’이다. 이 빛은 빅뱅의 잔해로 여태까지 남아 우주 어느 방향을 보든 절대온도 273도로 우주를 거의 균등하게 가득 채우고 있다. 말하자면 은하와 별은 우주배경복사 위에 떠 있는 작은 배라고도 볼 수 있다. 우주배경복사의 존재는 빅뱅 이론을 처음 만든 러시아계 미국 과학자인 조지 가모프가 1940년대에 예언했다. 정말 빅뱅 이론대로 우주가 초기에 작은 불덩어리에서 출발했다면 그 잔해가 우주 전체에 퍼져 있을 것이라는 게 그의 생각이었다. 1965년 미국 벨연구소의 펜지아스와 윌슨은 위성 통신용 뿔형 안테나를 만들어 실험을 하다가 우연히 우주배경복사를 발견했다. 이들은 1978년 노벨상을 수상한다. 하지만 우주배경복사는 1990년대에 들어와서야 정확한 모습이 드러났다. 미항공우주국의 코비위성은 1992년에 우주의 모든 곳을 관측해 우주배경복사 지도를 만들었다. 그 결과 우주배경복사는 전체적으로는 균일하지만 마치 물결처럼 곳곳에 미세한 온도의 차이가 존재한다는 것이 밝혀졌다. 아기 우주의 미세한 에너지 차이는 에너지가 물질로 변환되면서 물질의 밀도 차이를 만들어냈고 밀도가 높은 곳에서 별이 만들어지기 시작해 오늘날의 은하와 별이 된 것이다. 2001년 6월에 발사돼 지상 150만km 상공에 떠 있는 WMAP 위성은 우주배경복사가 얼마나 적색편이가 됐는지 정밀하게 관측하는 것이 주임무였다. 적색편이란 어떤 물체가 멀어질 때 물체가 내는 빛이 원래의 빛보다 붉어지는 현상이다. 멀어져 가는 기차의 기적소리가 원래 음보다 낮아지는 것과 같은 원리다. 적색편이를 관측하면 태초부터 현재까지 우주의 팽창 속도를 알 수 있다. 천문학자들은 관측 자료를 종합해 시간이 흐를수록 우주의 팽창 속도가 빨라지고 있다는 사실을 확인했다. 현재의 우주는 우주거리의 기본단위인 1Mpc(메가파섹·1Mpc은 약 326만 광년)당 초속 71km의 속도로 팽창하고 있다. 326만 광년의 거리가 1년 뒤에는 빛이 2시간 동안 간 거리만큼 늘어나게 되는 것이다. 팽창 속도를 알면 우주의 나이도 계산할 수 있다. 하나의 점이었던 우주가 점점 팽창 속도가 빨라져 지금 크기의 우주가 되는 데 걸린 시간을 계산할 수 있기 때문이다. 그동안 천문학자들은 우주의 나이를 100억-150억 년으로 어림잡아 왔으나 이번에는 137억 년(오차범위 2억 년) 이라는 정확한 결론에 도달했다. 지구의 나이를 46억 년이라고 정확히 쓰듯이 앞으로는 우주의 나이도 137억 년이라고 써야 할 것이다. 그러나 WMAP위성이 밝혀낸 가장 중요한 점은 뭐니뭐니 해도 우주를 구성하는 물질과 에너지가 어떤 것인지 감을 잡게 해주었다는 점이다. 우주의 미래에 대해서는 2개의 유력한 시나리오가 있었다. 우주가 지금처럼 팽창하다가 결국은 다시 수축해 한 점으로 돌아간다는 빅크런치(big crunch) 시나리오와 영원히 지금의 속도로 팽창한다는 시나리오였다. 만일 우주의 밀도가 일정 수준보다 높다면 자체의 중력에 의해 수축하면서 붕괴해 빅크런치가 일어나게 된다. 그런데 이도 저도 아니고 팽창 속도가 빨라진다는 결론에 이르게 된 것이다. 우주의 팽창이 빨라지는 것은 중력과는 반대 방향의 힘인 ‘암흑 에너지’가 우주를 바깥에서 잡아당기고 있기 때문이다. 물질이나 빛은 우주가 팽창하면서 단위 부피당 에너지가 줄어들지만 이상하게도 암흑에너지는 우주가 팽창을 해도 단위 부피당 에너지가 늘 그대로이다. 그렇기 때문에 우주의 팽창 속도가 빨라지는 것이다. 암흑 에너지는 2001년 전 존재가 확인됐으나 전혀 정체를 몰라 가장 큰 우주의 수수께끼로 등장하고 있다. 하지만 WMAP 위성은 우주의 73%가 암흑 에너지로 이루어져 있고 23%가 암흑물질이라는 것을 밝혀냈다. 밤하늘의 별이나 행성처럼 원자로 이루어진 물질은 우주 전체의 4%에 불과했다. 그동안 천문학자들은 우주의 90% 이상이 암흑물질이고 중성미자를 유력한 암흑물질로 생각해 왔다. 그러나 위성관측을 통해 중성미자는 우주의 0.76% 미만인 것으로 밝혀졌다. 브레이크 없는 자동차처럼 우주가 가속 팽창하면 우주의 운명은 어떻게 될까. 미국 다트머스 대학 로버트 칼드웰 교수와 캘리포니아 공대 연구팀은 이렇게 팽창이 빨라지면 220억 년 뒤에는 우주가 산산조각이 나 결국 ‘빅립(big rip)’으로 최후를 맞을 것이라는 논문을 최근 발표했다. 립이란 찢어진다는 뜻이다. 칼드웰 교수는 빅립 6천만 년 전에는 은하가 해체되고, 3달 전에는 태양계에서 행성이 떨어져 나가며, 30분 전에는 지구가 폭발하고, 마지막 순간에는 원자마저 조각날 것이라는 시나리오를 내놓았다. 아직은 시나리오에 불과하지만 정말 이렇게 된다면 우주는 티끌에서 태어나 다시 티끌로 되돌아가게 되는 셈이다. |
2010년 1월 18일 월요일
안드로메다 은하
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