은하의 탄생, 성장 그리고 죽음
은하의 탄생, 성장 그리고 죽음
  • 이웃집과학자
  • 승인 2017.01.05 21:45
  • 조회수 6547
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

Image Credit : Illustris-Project
Image Credit : Illustris-Project

우리는 상대성 이론과 빛의 속도를 이해합니다. 그런 시대에 살고 있습니다. 덕분에 우주를 멀리 바라보면 바라 볼수록 시간을 거슬러 올라가고 있음을 알고 있죠.

 

10억 광년 떨어져 있는 물체를 지금 관측한다면 그 천체의 모습은 10억년 전 모습입니다. 천문학자들은 이러한 타임머신 같은 효과로 은하계가 어떻게 태어나고 진화하는지 연구할 수 있습니다.

 

꾸준히 성장한다

 

은하계가 형성되고 진화하는 과정을 잠깐 볼까요. 은하계는 빅뱅 직후에 시작된 시간이 흐르면서 성장합니다. 은하계 탄생 과정과 궁극적인 은하계의 운명은 여전히 매력적인 관심사이지만 여전히 풀지리 않는 점도 많습니다.

거리에 따른 우주의 상상도, 더 멀리일 수록 더 과거의 우주의 모습이다. Credit: NASA and A. Feild (STScI)
거리에 따른 우주의 상상도, 더 멀리일 수록 더 과거의 우주의 모습이다. Credit: NASA and A. Feild (STScI)

은하의 형성

 

현대 우주론은 우주에 있는 모든 물질이 약 138억년 전 빅뱅(Big Bang)으로 알려진 사건 때 만들어 졌다고 전제합니다. 빅뱅 당시 모든 물질은 아주 작은 곳에 밀집됐습니다. 무한대 밀도 속에 말이죠. 아주 뜨거웠습니다. 고온고압의 상태랄까요. 이를 특이점(Singularity)이라고 합니다. 갑자기 이 특이점이 급속으로 팽창하기 시작했고 오늘 날과 같은 우주로 진화했습니다.

 

급속하게 팽창하면서 밀도는 낮아지고 이로 인해 우주 전역이 냉각되었습니다. 모든 물질은 분포가 거의 균일해졌지만 미세한 불균형이 존재했습니다. 수십억 년 동안 우주가 계속 진화 하면서 약간 더 밀집된 지역은 중력 때문에 서로 끌어 당기기 시작한 겁니다.

 

중력의 영향을 받는 지역은 더 조밀해졌고 가스 구름과 큰 물질 덩어리를 형성했습니다. 빈인빈 부익부 현상이 벌어진 셈입니다.

허블 우주 망원경으로 촬영한 독수리 성운의 모습. 독수리 성운은 가스와 먼지가 밀집되어있는 천체로 이곳에서 다수의 별들이 태어나고 있다. 창조의 기둥이라고도 불린다. Credits: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/J. Hester, P. Scowen (Arizona State U.)
허블 우주 망원경으로 촬영한 독수리 성운의 모습. 독수리 성운은 가스와 먼지가 밀집되어있는 천체로 이곳에서 다수의 별들이 태어나고 있다. 창조의 기둥이라고도 불린다. Credits: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/J. Hester, P. Scowen (Arizona State U.)

이 덩어리들은 원시 은하계가 되었습니다. 원시 은하계 내의 수소 가스 구름은 중력에 의한 붕괴를 거쳐 첫번째 별이되었습니다. 초기의 일부 물체는 작은 왜성 은하가 됐습니다. 다른 것들은 우리 은하처럼 훨씬 더 크고 친숙한 나선형으로 변모했죠.

 

병합된다

 

형성된 은하들은 그룹을 이루며 진화합니다. 은하들이 얼마나 모였느냐에 따라 로컬그룹(Local Group), 클러스터(Cluster), 그리고 슈퍼클러스터(Super-Cluster) 등으로 나눕니다. 시간이 지나면서 은하들은 서로 중력 때문에 당겨지고 일련의 병합 과정을 거치게 됩니다. 합쳐지는 거죠. 은하 병합의 결과가 어떻게 나타날지는 충돌하는 두 은하의 크기와 질량에 달려있습니다.

 

작은 은하들은 더 큰 은하들에 의해 찢기기도 하고 큰 은하들에 병합되기도 합니다. 예를 들어 우리 은하도 비교적 최근 소수의 왜소 은하를 괴롭혀 부서지게 만들고 본래 소속돼 있던 별들이 우리 은하 중심을 기준으로 뿌려지게 했습니다. 만약 비슷한 크기의 큰 은하들이 모일 때는 대게 하나의 거대한 타원 은하가 됩니다.

 

병합하는 두 은하의 모습. Image Credit: Hubble Legacy Archive, ESA, NASA; Processing - Martin Pugh
병합하는 두 은하의 모습. Image Credit: Hubble Legacy Archive, ESA, NASA; Processing - Martin Pugh

타원 은하가 탄생할 때는 섬세한 나선 구조가 사라지고 거대해집니다. 타원 은하는 관측된 가장 큰 은하 중 일부입니다. 이러한 합병의 또 다른 결과는 그 중심에 있는 초거대질량 블랙홀(SMBH)이 더욱 커진다는 것입니다. 물론 모든 합병이 타원 은하를 무조건 만들지는 않습니다. 병합된 모든 은하는 구조가 틀어지는 건 어쩔 수 없는 노릇이고요.

 

은하 간 병합은 격렬한 현상처럼 보이지만 별과 별 사이의 광대 한 거리를 고려하는 게 중요합니다. 별과 별 혹은 행성과 행성의 실제 충돌은 발생하지 않을 것으로 예상되는 이유입니다. 그러나 은하간 병합은 새로운 별의 형성을 촉발시킬 수있는 중력 충격파를 만들 수 있습니다. 이것은 우리 은하가 안드로메다 은하와 합쳐질 때 일어날 것으로 예측됩니다.

 

은하의 죽음

 

은하 내부에서 차가운 가스와 먼지의 공급이 고갈되면 궁극적으로는 별이 더 이상 태어나지 않습니다. 별이 태어나지 않은 채로 수십억년이 흐르면 중장년에 해당하는 별만 남게 되는 것입니다. 결국 은하는 늙은 별 들만 품은채 죽음을 맞이하기 시작 할 것입니다.

 

하지만 한 은하가 죽음을 맞이하고 있더라도 무조건 죽지는 않습니다. 은하끼리 합쳐지는 경우 외부로부터 새로운 가스와 먼지가 유입될 수 있습니다. 이러면 새로운 별이 태어날 수 있죠. 그러므로 진화가 끝났다고 여겨질 수 있는 늙은 은하의 생명도 연장 시킬 수 있는 겁니다.

 

현재 우리 은하는 거대한 양의 수소를 소비했습니다. 공급이 고갈될 때까지 별의 형성은 지연될 겁니다.태양과 같은 별은 앞으로도 수십억년 정도 진화를 계속합니다. 가장 작고 가장 차가운 적색 왜성은 태양보다 더욱 더 오래 살아 남을 것입니다.

죽은 은하라고 불리는 타원은하 IC 2006. 중심에는 새로운 별 생성이 중단되었다. Credit: NASA/ESA/Judy Schmidt and J. Blakeslee (Dominion Astrophysical Observatory)
죽은 은하라고 불리는 타원은하 IC 2006. 중심에는 새로운 별 생성이 중단되었다. Credit: NASA/ESA/Judy Schmidt and J. Blakeslee (Dominion Astrophysical Observatory)

우리 은하와 안드로메다 은하는 수백만년 후 병합이 예정 되어 있습니다. 그때가 되면 두 은하는 서로 뒤엉키게되고 먼지와 가스의 유입이 시작되면서 새로운 별 생성이 폭발적으로 늘어날 확률이 높습니다.

 

우리 은하와 안드로메다 은하의 병합으로 태어날 새 타원 은하는 거대할 것입니다. 근처에 있는 모든 은하들을 중력으로 모두 병합시키겠죠. 결국 모두 하나의 거대한 타원 은하로 재탄생 되겠지요. 언젠가는. 천문학 자들은 이런 종류를 '화석 은하'라고 합니다.

 

좋은 예가 메시에 목록 49 - 초대형 타원 은하입니다. 이 은하들은 새로운 별 형성에 필요한 가스의 모든 보유량을 다 써 버렸습니다. 남은 것은 이미 태어나 오래 지속되는 별들 뿐입니다.

 

원제 : Evolution on a Galactic Scale (http://www.universetoday.com


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 충청남도 보령시 큰오랏3길
  • 법인명 : 이웃집과학자 주식회사
  • 제호 : 이웃집과학자
  • 청소년보호책임자 : 정병진
  • 등록번호 : 보령 바 00002
  • 등록일 : 2016-02-12
  • 발행일 : 2016-02-12
  • 발행인 : 김정환
  • 편집인 : 정병진
  • 이웃집과학자 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2016-2023 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트