별 1000억 개 모인 은하, 우주에 1000억 개 있대요

온라인 중앙일보

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눈으로 보는 밤하늘도 아름답지만 천체망원경을 이용하면 다양한 모습의 우주를 볼 수 있답니다. 망원경으로 볼 수 있는 우주를 가리켜 ‘딥 스카이(Deep Sky)’ 또는 ‘딥 스페이스(Deep Space)’라 합니다. 가스와 티끌이 모여 있는 것을 성운, 별이 모인 집단은 성단이라 하죠. 그리고 성운과 성단을 포함해 별이 모여 있는 가장 큰 집단을 은하라 합니다. 성운·성단·은하들이 바로 망원경으로만 볼 수 있는 딥 스카이랍니다.

산개성단 성단은 별이 모여 있는 모양에 따라 산개성단과 구상성단으로 나눠집니다. 수십~수백 개 정도의 별이 비슷한 공간에 모여 있는 것을 산개성단이라 합니다. 산개성단에 속한 별들은 커다란 성운 속에서 거의 동시에 만들어진 형제 별입니다. 성운은 대개 은하면을 따라 분포하기 때문에 산개성단도 대체로 은하면에서 관측됩니다. 그래서 산개성단을 은하성단이라고도 부릅니다. 형제 별들이라 대부분 같은 방향, 비슷한 속도로 움직이는 산개성단은 시간이 지나면 여러 가지 요인으로 인해 점차 흩어져서 밀도가 낮아집니다. 밀도가 높은 산개성단이 상대적으로 젊은 별의 집단입니다. 유명한 산개성단으로는 히아데스성단이 있습니다. 황소자리의 머리쪽 별들로 지구와의 거리가 가장 가까운 산개성단(약 130광년)이죠. 가장 아름답게 보이는 것으로는 황소자리의 등 부분에 위치한 플레이아데스성단을 꼽습니다. 우리말로는 좀생이별, 묘성(昴星)이라 부릅니다.

구상성단 수만 개에서 수십만 개의 별들이 공처럼 둥글게 모여 있는 구상성단은 산개성단에 비해 늙은 별들이 대부분입니다. 구상성단에 속한 별들은 우리 은하에서 가장 나이가 많은 별들로 은하 초기에 태어난 별들이랍니다. 또 중심부의 밀도는 산개성단에 비해 열 배 정도 높습니다. 구상성단은 은하 중심에서 약 5만 광년 정도 떨어져서 해무리나 달무리처럼 둥글게 분포하며 대략 1억 년에 한번 꼴로 은하 중심을 공전합니다. 크기는 대략 100광년 정도인데 바깥쪽으로 갈수록 밀도가 급격히 줄어듭니다. 현재까지 알려진 구상성단은 약 100개 정도입니다. 그중 유명한 것으로 헤라클레스자리 구상성단이 있습니다. 북반구에서 볼 수 있는 가장 밝은 구상성단으로 시력이 좋으면 맨눈으로도 볼 수 있죠. 센타우르스자리 구상성단도 유명합니다. 하늘에서 가장 크고 가장 밝은 구상성단인데 남반구에 위치해 우리나라에서는 볼 수 없습니다.

은하와 우리은하 은하는 우주의 기본적인 구성단위입니다. 별과 가스가 모인 커다란 집합체이죠. 하나의 은하에는 평균 1000억 개의 별이 모여 있고, 우주에는 그런 은하가 1000억 개나 됩니다. 대부분 중심부에 밝고 큰 핵이 있고 주변에 어두운 성간 물질들이 띠를 이루고 있습니다. 모양에 따라 타원은하·나선은하·불규칙은하 등으로 구별합니다. 과거에는 타원은하가 회전하며 나선은하로 진화한다고 알려졌지만, 현재는 각각 다른 형태로 만들어진 별개의 집단으로 여겨지고 있습니다. 현재까지 관측 결과로 보면 나선은하의 비율이 30%, 타원은하 70%, 그리고 불규칙은하가 10% 정도입니다.

우리가 살고 있는 은하계는 특별히 ‘우리은하’라 부릅니다. 과거 나선은하로 알려졌지만 지금은 중심부에 커다란 막대 모양이 있는 막대나선은하로 밝혀졌습니다. 우리은하의 핵에는 태양 질량의 수백만 배에 이르는 거대한 블랙홀이 있으며 바깥쪽으로 페르세우스·백조·궁수·오리온의 이름이 붙은 4개의 나선 팔이 뻗어 있습니다. 그중 태양계가 속한 곳은 오리온자리 팔입니다. 우리은하는 위(은하 축의 북쪽)에서 보았을 때 시계 방향으로 회전하는데, 태양계는 초속 250㎞정도의 속도로 약 2억5000만 년을 주기로 중심을 공전합니다.

우리은하는 지름이 약 1만6000광년인 구형의 중심부를 포함해 전체 지름이 10만 광년 정도 되는데, 태양계는 중심에서 약 3만 광년 떨어진 외곽에 위치하고 있습니다. 주변부로 갈수록 두께가 얇아지며, 나선 팔의 평균 두께는 2000광년 정도입니다. 여름철 머리 위에 펼쳐진 은하수가 바로 지구에서 보는 우리은하의 모습입니다. 남쪽의 궁수자리 쪽에 우리은하의 중심이 있죠. 따라서 궁수자리에 가까울수록 은하수가 진하게 보입니다.

은하수에 얽힌 신화 은하수는 영어로 ‘우유가 흐르는 길(Milky Way)’이란 뜻입니다. 이는 그리스 신화에서 비롯됐습니다. 신들의 제왕인 제우스가 아들 헤라클레스를 데리고 올림포스산에 오면서 이야기는 시작됩니다. 헤라클레스의 탄생을 안 여신 헤라는 온갖 수단을 동원해 죽이려 합니다. 하지만 전령의 신 헤르메스는 헤라클레스를 가장 위대한 인간으로 키우기 위해 헤라의 젖을 먹여주려 하죠. 헤라가 잠든 사이, 헤르메스는 어린 헤라클레스를 안고 몰래 그녀의 침실로 들어가 젖을 먹입니다. 이를 눈치챈 헤라가 잠에서 깨어났지만 힘이 센 헤라클레스를 떼어내기란 쉽지 않았습니다. 결국 헤라는 젖꼭지가 떨어져 나가는 아픔을 감수하며 헤라클레스를 떼어냈고, 헤라클레스가 젖을 빠는 힘이 얼마나 세었던지 여신의 가슴에서 젖이 솟구쳐 하늘로 흘러 내려 은하수가 되었다고 합니다. 은하를 뜻하는 영어 ‘Galaxy’도 우유란 뜻의 그리스어 ‘Gala’에서 유래했습니다.

이태형 충남대 천문우주과학과 겸임교수

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