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과학은 어려워

밤 하늘에 아름다운 하모니.... 세이퍼트 6중주.

충돌 앞둔 4개 은하의 미래는?

 후세백작  2013;12;28

충돌 앞둔 4개 은하가 공개되어 눈길을 끌고 있다.

NASA가 최근 공개한 이 은하단은 뱀자리 머리 부분에 위치해 있는 ‘세이퍼트의 6중주(Seyfert‘s Sextet)’다. 이는 6개의 은하가 함께 있는 것으로 보이지만 실제로는 두 개의 은하가 멀리 떨어져 있어 4개의 은하로만 은하단을 구성하고 있는 것이다.

전문가들은 충돌 앞둔 4개 은하에 대해 수십억 년에 걸쳐 서로의 중력에 의해 끌려 충돌해 하나로 합쳐질 것이라고 전망했다. 충돌 앞둔 4개 은하 소식을 접한 누리꾼들은 “충돌 앞둔 4개 은하 대박~ 완전 신기하다” “충돌하면 폭발 일어나지 않나요?” “충돌 앞둔 4개 은하 발견, 역시 나사 기술력 대단하네요” 등의 반응을 보였다.    출처:매일신문

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<NASA의 원문을 찾아서..> What will survive this battle of the galaxies? Known as Seyfert's Sextet, this intriguing group of galaxies lies in the head portion of the split constellation of the Snake (Serpens). The sextet actually contains only four interacting galaxies, though. Near the center of this Hubble Space Telescope picture, the small face-on spiral galaxy lies in the distant background and appears only by chance aligned with the main group, Also, the prominent condensation on the upper left is likely not a separate galaxy at all, but a tidal tail of stars flung out by the galaxies' gravitational interactions. About 190 million light years away, the interacting galaxies are tightly packed into a region around 100,000 light years across, comparable to the size of our own Milky Way galaxy, making this one of the densest known galaxy groups. Bound by gravity, the close knit group may coalesce into a single large galaxy over the next few billion years.

이 은하들의 전쟁에서 누가 살아남을 것인가? 세이퍼트 6중주라고 알려진 이 흥미로운 은하군은 분열된 뱀 자리의 머리 부분에 위치해있다. 허나 실제로 6중주 은하군은 4개의 상호작용하는 은하들만을 포함한다. 이 허블 우주 망원경 사진 중앙 근처, 정면의 작은 나선 은하는 멀리있는 배경으로 놓여 있을 뿐이며 단지 6중주 그룹과 나란히 보이는 것 뿐이다. 또한 좌측 상단의 눈에 잘 띄는 응축물은 완전히 따로 떨어진 은하가 아니라, 은하들의 중력 작용으로 인해 쫒겨난 별들의 조수 꼬리일지도 모른다.

약 1억 9천만 광년가량 떨어진 곳에서 이 상호작용하는 은하들은 우리 은하 사이즈와 비견되는 10만 광년 지역 내에 빽빽히 모여있는 관계로, 가장 밀집된 은하군 중 하나로 만든다. 중력에 의해 묶여 가까이 뜨여진 이 그룹은 수십 억년 후에 하나의 거대한 은하로 합쳐질 가능성이 있다

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< 후세백작의 이해>

세이퍼트 은하는 중심에 활동적인 밝은 핵이 있고 강한 전파를 방출하는 나선은하로 은하는 중심에 있는 매우 질량이 큰 블랙홀 에서 동력을 얻는 것으로 여겨지며 빛 이외에 강한 엑스선과 전파를 방사하는 은하이다.

이 세이퍼트 활동은하는 우주은하의 10%임이 밝혀졌고 위 6중주엔 태양의 400배에서 커질대는 800배 까지 부풀어 오르는 은하 핵도 있다한다. 이번에 NASA에서 한 장의 사진에 4개의 활동은하 사진을 발표함으로 모든 뉴스들은 은하 폭발이 임박했다. 또한 지구는 이상이 없는가 라는 과대 타이틀을 걸면서 각종 블로그들은 그러한 기사를 그대로 스크랩 하였다. 그러나 우주에 조금의 상식만 있으면 그런 기사는 사실로 나타나지 않을 것이란 점을 알수 있다.

제일 아래의 화사한 장미성운처럼 이러한 성운들은 지구로 부터 몇만~몇 십만광년들의 사진이지만 은하는 마젤린은하와 마젤란소은은 각16만, 17만 광년의 거리이지만  은하철도 999의 안드로메다은하는 250광년 정도이다. 이처럼 은하들의 거리는 멀리 덜어져 있어서 그들의 중력이 서로의 은하에 작용하지만 타 은하의 물리적 변형과 외형의 일그러짐등을 간섭하지는 못한다. 그러나 은하들의 중력작용으로 서로 당김으로 아래의 여러 그림들처럼 은하도 종말을 고하며 보다 크새로운 은하로 진화하는 것이다.

그러기에 우리은하(milky way galaxy)도 안드로메타를 향해 초속 100Km이상으로 달려가고 있다한다. 정말 우리은하가 은하철도 999로 달려 25억년이면 안드로메타 종착점에 도착할 수 있다 하는데...우리 지구는 45,5억살 나이로 외계에서 보면 푸른 빛의 청년시대의 행성인 것 처럼 안드로메다 은하도 챙챙하고 푸른 청년인언젠가 우리은하와 큰 키스를 할 날이 있다면 그땐 지구의 수십억명의 인간들이 일시에 멸종할 것인가??

이 후세백작의 생각은 그렇치 안타.

이 지구는 앞으로 10만년, 백반년도 못가서 알 수 없는 소행성의 손님이 찾아든다면 그땐 딕 임팩트란 영화는 무용지물이다. 태양계엔 화성과 목성사이의 거리가 다른 행성들 간의 거리비레의 두배로 아직 그 구역의 가스입자들이 뭉쳐지고 서로 충돌하여 하나의 행성이 발달하지 못하고 우리가 알고있는 소행성만 무려 20개가 스스로의 물리법칙으로 운행이 되는데...이 스스로의 운행이란 종국엔 중력장의 간섭으로 큰 행성에 붙어 충돌하게 되는 것이다.

일전 목성아래에 목성의 중력으로 깨진 소행성이 아홉개나 같은 지면으로 가미가제식 충돌을 우리는 보았다. 달의 둥그렇게 무수많은 크레이터들이 달의 부피증가를 이야기 하듯 우리 지구도 그렇게 커진 것인데...

이 우주에 진리는 단 하나있다.  그것은 영원불멸이란 존재하지 못하는 것이란 점이다. 지구도 생성된 것이기에 언젠가는 가야한다. 그 시기는 언제이고 어떻게 갈까? 세상 종말론을 내 짖는 사람들은 神의 메모장을 훔쳐 보았단 말인가??

후세백작이 보는 지구 종말은 어떻게 오는 것인가 그려본다.

우선 소행성은 언제라도 지구를 찾아올 수 있는것인데 직경 1Km짜리 소행성이 지구로 충돌한다면,,,칼 세이건의 '핵겨울'이란 책에서 과학자들의 논리를 인용하면,,,,지축은 흔들리고 그로서 맨틀 경계의 화산들이 폭발하게 되며 화산 재는 온통 하늘을 덮어 태양이 차단되어 식물은 광합성을 하지못해 죽게 되지만 그에 앞서 태양이 차단된 칠흑의 지구엔 온도가 급작스레 영하 50~100도정도 이하로 떨어져 모든게 동파되고,,

그리고 온통 새커먼 화산재는 약 3개월이면 가라앉는데 이는 브라운 운동으로 설명이 되는 것이다. 약 6,500만년전에 지구를 강타한 소행성 하나는 지구의 대 역전극을 마련하였는데, 이는 전 세계를 주름잡던 공룡들이 일시에 죽은 것이다. 이 화산재가 가라앉은 층이 중생대 백악기층위에 검은 흙 9cm의 두께로 전 세계 동일한 층을 이루었으며 과학의 발달로 위성에서 찍은 바다속 표면의 지형을 볼때 맥시코만에 큰 크레이터의 웅덩이를 볼 수 있다 한다.

이렇듯 소행성이 지구에 충돌후 암흑속에서 화산재는 가라앉고 다시 태양이 찾아들면 냇가에 시냇물은 다시 흐르고 언젠가 그런 역사가 있었냐는등,,, 산천엔 푸릇 푸릇한 식물들이  소리없이 대지를 뒤 덮는다.이러한 지구의 변화를 우리 옛날 촌노들은 개벽이라 하고 도는 후천운이라 부르는 것이다.

앞으로도 지구는 이러한 변화는 틀림없이 있슬 것인데 이것은 진화의 일종인 셈이고, 우주의 순환과정인 것이다. 그럼 이때 지구인들... 이 과거 공룡들처럼 일시에 명종할 수도 있슬 것이지만 수천만년후에 이런 일이 발생한다면 그때도 지구에 우리 인간이 살아 있슬 것인가 의문은 남는다.

인간이 이 지구의 원래의 주인은 아닌 것이다. 이 지구에 인간의 출현이 있었다면 언젠가는 지구에서 떠나야 할 것이다.

소행성이 충돌하든 은하충돌이든 여러 형태를 생각할 수 있지만 그보다 지구의 온도가 1도 차이만 나도 큰 문제가 걸린다. 태양의 운행이 지금의 지구로선 절묘한 시,공을 맞이하지만 아직 우리가 알지 못하는 조건으로 조금의 차이만 나도 지구엔 사람이 줄어들 것이다.

그것은 인위적인게 아니라 우주질서의 변화에 따라 지구의 미묘한 변동이 오면 인간은 자연 조건에 부합이 저하되고 이러한 일련의 과정들에 생물학적인 이유로라도 자연히 출산율이 저하되고 인구는 감소현상이 나타날 것이다.

지구는 소행성 세례로 파괴는 되어도 소멸되지는 않는다. 오직 우리은하의 타 은하와 충돌시 은하 핵의 조석력에 의한 변동으로 소멸될 뿐이다.  이때 타 은하와 충돌되는 과정속에 우리은하는 이온화되어 헤일로가 부풀어 오르며 태양도 위의 세이퍼트 은하처럼 늙어서 핵이 이온화되어 부풀어 올랐다 식고 하면 그때도 인간이 지구에 존재할까? 이미 그 이전에 인간은 물리법칙에 의해 지구에서 종식되어야 하는 것이다. 이 과정의 진도가 깊어짐에 따라 지구도 지속적으로 변화하고 인간도 차츰 감소현상을 나타내는 것이라 예측해 본다.

이제 본장의 이야기로 밤하늘 저 멀리서 아름다운 자태를 뽐내는 세이퍼트 6중주의 선율소리가 들리는 듯 하다.

실상은 1억9천만 광년저편에서 4개의 세이퍼트 은하가 10만광년내에 함께하여 수억년이내로 하나의 은하가 될 가능성이 있다고 나사는발표하였다. 그런데 국내 뉴스들은 은하충돌 임박,,, 지구엔 영향이 없나...이런 말도 않 되는소리를 뉴스로 찌껄인다.

수억년 걸려서 하나의 은하가 될 가능성이라고 나사의 원문에서 설명하는데,,무엇이 임박했단 말인지?? 또한 1억 9천만 광년 떨어 졌는데 지구에 무슨 영향을 준단 말인가?? 나로선 기자나리들 참말 이해못할 직업군들이라...지금 충돌하면 우리는 1억 9천만년 이후에나 볼 수 있다. 이런 상식이야 누구나 다 있슬진데 기자나리들은 사람들을 기만하는 뉴스를 만들어서야..

이 뱀자리 머리부분의 세이퍼트 은하단,,, 그들의 충돌을 우리는 볼 수 없어도 먼 후일 지구는 볼 수 있슬까??

오늘밤.. 이 세이퍼트 은하들은 서로 별빛을 자랑하면서 속삭인다. 그들이 속삭이는 이야기중엔 저 멀리 1억 9천만 광년 떨어진국부은하군에 우리은하(milky way galaxy)는 16만 광년 떨어진 마젤란 소운과 꼬리가 맞 다아 있네. 마치 아래의 사진에서 ""다리로 연결된 Arp87 은하""처럼 서로 사이가 좋아 금방이라도 합해질것 같군.  하고 6중주 서로들 우리은하를 쳐다보고 얘기하고 있슬 것이다.

우리은하 길이는 10만 광년에 16만 광년 떨어져서 마젤란 소은하가 있으니 아래 은하들 사진처럼 우리 은하를 사진 찍으면 마젤란 은하들은 붙어있는 것 처럼 보일 것이다. 그래도 지금의 우리 은하에 이 지구는 가장 이상적이고 정상적이다. 이 지구는 지금 나이로 약 110억살,,, 수명은 250억년으로 내다보니 청년의 시간대로 우주에서 지구를 보면 아직 푸른 별이라 한다.

그렇다면 위의 세이퍼트 6중주중 4개은하도 정상적일까??  그것이야 알 수 없지만 그들은 수명을 다하는 노년기라는 것은 부인 못 할 것이다. 하지만 그들이 지금 충돌이 임박한 것은 전혀 아니다. 혹시나 이 지구가 그들의 흥망을 구경하려다 우리 은하가 먼저 갈지도 모를 일이다. 그것은 수십억년 장대한 세월이후들의 일이야...

아래엔 은하들의 진화 방법들을  스크랩 하였다.

은하들의 전쟁은 적벽대전은 게임도 아니다. 우리 태양은 실로 엄청난 무게이지만 한 은하에서보면 은하의 핵은 수천만, 수억개의행성들을 잡아 돌리는 무서운 힘을 가지고 있는데 이 은하가 다른 은하에 끌려당겨져 충돌하여 부서지면 그러한 항성, 행성들은 자기 의사와 관계없이 모조리 죽어 버리는 우주 최대의 스펙타클한 쇼를 벌리는 것이다.

 인간들의 싸움 적벽대전엔 살아 남는 자도 있고 도망가는 자도 있지만 이 은하들의 싸움엔 태양같은 중력은 중력도 아니고 수억개라도 모든 항성, 행성들이 모두들 스스로의 의지와는 상관없이 주인 은하의 힘에 의해 100% 꼼짝없이 죽음을 당하는 것이다.

위 세이퍼트 4개 은하단은 충돌하면 앞으로 아래의 어떤 유형으로 게임을 할 것인가 자못 궁금하지만 이 예이외의 다른 형태로 변모할 것 같은 느낌이다.

두 은하가 서로 가까워져 충돌이전에 서로 힘겨루기 할때 제 3의 은하는 이 두은하의 중력의 합에 끌려와 두 은하를 동시에 충돌하여  산산조각 나지만 이 두 은하는 힘이 남아돌기에 폭발만 이루어져 내핵으로 밀친것이 블랙홀이 되어 멀리서 보면 불알 두개의 쌍 블랙을 만들 수도 있슬 것 같은 나의 생각도...

그러나 정확한 것은 4개의 은하가 노쇠로 서로의 중력에 끌려 충돌해 봐야 그 물리력을 알 수 있슬 것이다. 위 세이퍼트 6중주 때문에 이번 기회에 좀더 많은 상식을 알게 되었다.

 ************* 은하의 이해*****************************************************

 

 우주에서 일어나는 가장 거대한 사건은 수만 광년의 크기를 갖는 은하들이 서로 충돌하는 것이다. 한 없이 넓은 우주 공간에 떠 있은하들은 서로 매우 멀리 떨어져 있어서 우주에서 은하들이 충돌하는 일은 거의 없을 것처럼 보인다. 하지만 우주의 은하들은 아무렇게나 흩어져 있는 것이 아니라 집단을 이루며 분포하고 있어서 은하집단 내의 은하들은 비교적 가까운 거리에 있다.

그리고 은하의 수명이 우주의 나이만큼 길다는 점을 감안하면 한 은하가 일생 동안 다른 은하와 충돌할 확률은 무시할 수 없을 정로 높아진다. 최근 우주 관측기술의 발전으로 은하들이 충돌하는 장면이 자세히 관측되고 있다.

은하들이 서로 충돌하면 어떤 일이 벌어질까?수백~수천억 개의 별들을 포함하고 있는 은하의 중력은 거대하여 은하들이 서로 가까이 다가가면 은하들의 중력장은 뒤틀어지고 은하들의 모습은 기묘한 형태로 바뀌게 된다. 충돌하는 은하의 모습은 다양하다. 한 은하가 다른 은하를 관통하여 충격의 파문을 남기는가 하면, 작은 은하가 큰 은하에 끌려 들어가 잇따른 충돌을 일으키다가 큰 은하에 병합되기도 한다. 우리 은하계도 이와 유사하게 다른 은하와의 충돌을 통해서 현재와 같이 큰 나선은하로 성장해온 것으로 여겨진다.

때로는 나선은하들이 충돌하여 커다란 타원은하가 만들어지기도 한다. 거대타원은하는 이런 과정을 거쳐서 만들어진 것으로 생각된다. 충돌로 은하가 병합될 때 은하 중심의 거대 블랙홀도 합체하여 초대형 블랙홀로 바뀌는 것으로 생각된다. 하지만 이러한 격렬한 충돌 속에서도 별들이 직접 충돌하는 일은 거의 없다. 별들은 크기에 비해 엄청나게 멀리 떨어져 있기 때문이다.

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은하들의 충돌로 쏟아지는 은하의 별

큰부리새자리 방향으로 5.5억 광년 거리에 있는 두 은하(ESO 148-2)가 정면으로 충돌하고 있다. 충동하고 있는 은하로부터 쏟아져 나온 별들이 거대한 꼬리형태로 뻗어 나와 마치 올빼미가 날개를 펴고 하늘을 나는 형상을 만들어내고 있다. 서로 다른 쪽 방향으로 뻗은 두 개의 꼬리 속에는 수많은 별들과 성간 가스와 먼지가 있으며 뒤틀린 은하면에 의해 끌어당겨지고 있다.[사진_NASA, ESA, The Hubble Heritage]

 

 

<은하들의 충돌로 별들이 태어나는 안테나은하>

 

까마귀자리 방향으로 6300만 광년 거리에 있는 두 나선은하(NGC4038과 NGC4039)가 충동하는 장면을 허블우주망원경으로 촬영한 사진이다. 사진에는 보이지 않지만 은하에서 쏟아진 별들이 곤충의 더듬이(안테나) 모양으로 길게 뻗어 안테나 은하라고도 불린다.

 

컴퓨터 모의실험 결과 이들은 은하의 충돌로 수십억 개의 별들이 우주공간으로 쏟아지는 과정이라는 것이 밝혀졌다. 노란색으로 밝게 빛나는 두 지점은 은하의 핵들이고, 푸르고 붉은 색으로 빛나는 부분은 은하의 나선 팔들이다. 충돌의 여파로 질량이 큰 별들이 폭발적으로 생성되고 있다.[사진_NASA, ESA, The Hubble Heritage]

 

 

<원반에 퍼지는 충돌의 파문>
고리은하(AM 0644-741)는 밝게 빛나는 커다란 타원형의 고리를 가지고 있다. 고리지름은 15만 광년이고 그 속에서 극도로 밝고 무거운 별들이 만들어지고 있다. 고리는 작은 은하가 관통해 나가면서 생겨난 충격파에 의해 만들어진 것으로 생각된다.

 

연못에 돌을 던지면 물결파동이 원을 그리며 퍼져 나가듯이 은하가 통과해 나간 뒤 충격파가 고리 모양으로 퍼지면서 주위의 가스와 먼지를 밀어붙여 별의 탄생을 촉진하고 있다. 이 은하는 날치자리 방향으로 3억 광년 거리에 있다.[사진_NASA, ESA, The Hubble Heritage]

 

 

<핵과 고리고 분리된 나선 은하>
이 은하는 은하원반과 중심핵이 완전히 분리되어 존재하는 특이한 은하이다. 처음 이 은하가 발견되었을 때 이것이 하나의 은하인가 아니면 두 개의 은하인가 하는 의문이 제기되었다. 이 은하가 어떻게 생성되었는지 정확히는 모르지만 아마도 수억 년 전 이 은하 중심 가까이를 관통해간 은하의 중력섭동으로 은하의 모양이 이렇게 바뀐 것이 아닌가 생각된다. 이 은하는 뱀자리 방향으로 6억 광년 거리에 있다. 은하핵과 고리 사이의 텅 빈 간극 너머 1시 방향으로 보이는 작은 은하는 멀리 있는 배경은하이다.[사진_NASA, ESA, The Hubble Heritage Team]

 

 

<은하의 충돌이 남긴 수레바퀴>
조각실자리 방향으로 약 4억 광년 거리에 있는 이 은하는 수레바퀴모양을 하고 있다. 이 사진은 NASA의 세 우주망원경으로 촬영하여 관측 파장 대에 따라 인위적으로 색상을 입힌 것이다. 수레바퀴의 바깥 고리는 젊은 별들이 수없이 새로 태어나고 있어 밝게 빛나고 있다. 이 은하는 원래 나선은하였는데 마치 호수위에 돌이 떨어지면 물결이 퍼져 나가듯이 은하면이 밖으로 퍼져 나가면서 만들어진 것으로 생각된다. 전파관측으로 이 사진 왼쪽 바깥에 있는 은하가 이 은하를 관통해 나갔다는 증거가 발견되었다.[사진_NASA, JPL 등]

 

 

<은하의 충돌로 원반이 뒤틀린 은하>
바다뱀자리 방향으로 1.5억 광년 거리에 있는 이 은하(ESO 510-13)는 특이하게 원반은 뒤틀려 있다. 정상적인 나선은하의 원반평평한데 이 은하의 원반이 뒤틀어진 이유는 무엇일까? 나선원반은 성간 먼지와 가스 그리고 수많은 별들이 모인 나선 팔로 구성된다.

 

이은하의 원반이 뒤틀린 것은 최근에 작은 은하와 충돌하여 그것을 삼키고 있는 과정에서 은하 원반이 휘어진 것으로 생각된다. 이러한 과정은 수백만 년에 걸쳐 일어나며 은하의 병합과정이 모두 끝나면 이 은하는 다시 정상적인 모양으로 돌아갈 것으로 생각된다.[사진_NASA, ESA, The Hubble Heritage Team]

 

 

<은하의 충돌로 만들어진 극고리>
극고리 은하(NGC 4650A)는 타원은하와 나선은하가 충돌하여 만들어진 것이다. 이 은하는 별의 밀도가 높고 밝은 핵을 포함하는 납작한 은하면과 그 주위를 거의 수직으로 돌고 있는 극고리로 이루어진다. 극고리는 10억 년 전 타원은하와 충돌한 나선은하에 있던 청백색별들이 타원은하와 주변을 고리 형태로 둘러싸고 있는 것으로 여겨진다. 이 은하는 남반구 켄타우루스자리 방향으로 1.6억 광년 거리에 있다.[사진_The Hubble Heritage Team]

 

충돌로 꼬리가 달린 은하
두 은하의 충돌로 한쪽 끝에 꼬리가 달린 은하(Arp 148)가 만들어졌다. 은하의 충돌로 발생한 충격파가 바깥으로 퍼지면서 꼬리형성되었는데 은하 끝에 수직으로 달라붙은 동반은하로 인해 특이한 모습이 되었다. 적외선 관측으로 보면 가려져있는 지역이 은하의 핵을 가로질러 검은 먼지 선으로 나타나고 있다. 이 은하는 큰곰자리 방향으로 5억 광년 거리에 있다.[사진_NASA, ESA, The Hubble Heritage]

 

<나선은하를 삼킨 타원은하>

 

일반적으로 타원은하는 오래된 별들로 이루어져 성간 먼지를 포함하는 암흑 띠가 보이지 않는다. 하지만 화학로자리 방향으로 7000만 광년 거리에 이 타원은하(NGC 1316)에는 거대한 먼지 층과 젊은 별들로 이루어진 성단이 보인다. 또 이 은하는 강한 전파를 방출하는 전파 은하로 전 하늘에서 4번째로 강한 전파를 방출하는 전파원이기도 하다. 이 은하는 과거에 성간 먼지와 가스를 풍부하게 가지고 있던 두 은하가 충돌하여 만들어진 것으로 여겨진다.[사진_NASA, ESA, The Hubble Heritage]

 

<충돌의 흔적이 남아 있는 켄타우루스은하>

 

켄타우루스 은하(NGC 5128)는 켄타우루스자리 방향으로 1100만 광년 거리에 있는 거대한 타원은하이다. 광학 망원경으로 보면 이 은하의 중심 주위는 가스와 먼지 그리고 별들로 둘러싸여 있고, 전파와 X선으로 관측하면 은하핵으로부터 분출되는 고에너지 입자들의 제트가 드러난다. 이 사진은 여러 파장대로 관측한 사진을 합성한 것으로 오렌지색은 전파, 푸른색은 X선으로 관측한 영상이다. 은하의 중심블랙홀에서 나온 강력한 X선이 13000광년 거리까지 뻗어 있고 방출된 물질이 광속이 절반 속도로 퍼져가는 것을 볼 수 있다. 이 은하는 두 개의 은하가 충돌하여 합병되고 있는 은하고 생각된다.(사진_ESO)

 

 

<켄타우루스은하의 중심>

 

타원은하 내에서는 별들이 폭발적으로 탄생하는 일이 없다. 하지만 켄타우루스 은하(NGC 5128) 속에서는 별들이 폭발적으로 탄생하고 있다. 켄타우루스 은하가 동반 나선은하와 합체되고 있기 때문이다. 폭 1000광년으로 띠 모양으로 펼쳐진 성간 먼지와 가스 속에서 격렬한 별 형성영역이 있다.(사진_E.J. Schreier(STScl), and NASA)

 

글: 김 충 섭/ 수원대 물리학과 교수

서울대학교 물리학과를 졸업하고 동 대학에서 박사학위를 받았다. 현재 수원대학교 물리학과 교수이다.

저서로 <동영상으로 보는 우주의 발견> <메톤이 들려주는 달력 이야기> <켈빈이 들려주는 온도 이야기> 등이 있다.

 

출처: 네이버 오늘의 과학

 

 

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은하의 힘겨루기
 
은하들은 우주 공간에 섬처럼 떠 있다. 은하들은 서로 간에 아주 멀리 떨어져 있어서 가까운 은하들끼리도 보통 수백만 광년 넘게 떨어져 있다.
 
은하들은 왜 이렇게 멀리 떨어져 있는 것일까? 은하들이 서로 가까이 다가가면 어떤 일이 벌어질까? 중력은 자연계의 4가지 기본 힘들 중에서 가장 약한 힘이지만 수십억 개가 넘는 별들을 포함하고 있는 은하의 중력은 막강하다. 은하들이 가까이 있게 되면 은하들 사이에 작용하는 중력은 서로에게 영향을 미쳐서 은하의 중력장을 변형시켜 은하의 움직임이나 모습을 바꾸어 놓는다.
 
 은하는 거대한 천체이기 때문에 한 은하가 다른 은하에 미치는 중력은 중심으로부터의 거리에 따라 크게 달라져서 은하내의 별들을 잡아당겨서 은하를 찢어버리거나 은하의 모양을 변형시키는 힘으로 작용한다.
 
 이러한 힘을 조석력이라고 한다. 두 은하는 서로 조석력을 미쳐서 은하의 원반을 휘게 만들거나 나선 팔을 뒤틀어 놓는가 하면 은하사이에 다리를 놓기도 하고 꼬리를 길게 늘어뜨리게도 한다. 또 은하의 핵을 활동적으로 만들어 핵이 밝게 빛나기도 하고 수많은 별들이 폭발적으로 태어나는 별 형성영역이 만들어지기도 한다.

 
사진의 두 은하는 큰곰자리 방향으로 1200만 광년 거리에 있는 은하들이다. 이 은하들은 시선 거리로는 15만광년, 실제 거리로는 30만 광년 정도 떨어져 있는데 은하의 지름이 수만 광년 정도인 것을 감안하면 매우 가까이 붙어있는 셈이 된다. 이 은하들은 지난 수십억 년 동안 중력으로 서로 묶여 있는데 은하의 조석력이 서로에게 커다란 영향을 미쳐서 왼쪽 M81 은하는 섬세한 나선 팔을 갖게 되었고 오른쪽 M82 은하는 매우 활동적인 핵을 갖게 되었다. [사진_NASA, Rainer Zmaritsch , Alexander Gross 등 ]


 

앞 사진의 M82 은하를 스피처, 허블, 그리고 찬드라-X 우주망원경으로 촬영한 것이다. 여송연 모양으로 생긴 이 은하의 내부에서는 심상치 않은 일들이 벌어지고 있다. 가까이 있는 M81 은하의 조석 작용으로 성간물질과 별들이 뒤흔들려 은하의 모양이 흐트러졌다. 이 은하는 매우 활동적인 은하핵과 격렬한 별 형성 영역이 있어서 가스들이 격렬하게 충돌하며 강한 X선을 방출하고 있다. 이러한 일은 약 1억 년 전부터 시작되었다.

[사진_ NASA, CXC 등]


 
은하의 상호작용으로 두 나선 은하 사이에 7.5만 광년이나 되는 긴 다리가 놓여졌다. 이  다리는 별과 가스 그리고 먼지로 이루어졌다. 오른쪽 은하 주위에는 별들이 태어나는 밝은 고리와 선명한 나선 팔이 보인다. 왼쪽 위의 은하 원반 주위에는 수많은 별들과 성간가스구름을 포함하고 있는 고리(극고리)가 감겨 있다. 이 은하들은 사자자리 방향으로 3억 광년 거리에 있으며 미국 천문학자 홀톤 아프(Halton Christian Arp)가 작성한 아프 특이은하 목록(Arp Atlas of Peculiar Galaxies)의 87번째로 등재되어 있어 Arp 87로 불린다.
[사진_NASA, ESA 등]


 

두 나선 은하가 우주를 항해하다 서로 맞닥뜨려 힘겨루기를 하고 있다. 은하는 질량이 클수록 조석력이 크다. 이 때문에 질량이 큰 왼쪽 은하(NGC 2207)에서 나오는 강한 조석력이 오른쪽 작은 은하(IC 2163)를 파괴하고 있는 형상이다. 작은 은하는 큰 은하 약간 뒤쪽에서 반시계방향으로 회전하고 있으며 뒤쪽으로 수백 수천 광년 거리로 빛줄기를 뻗치고 있다. 이 두 은하는 충돌 후 합체하여 보다 큰 타원은하가 될 것으로 예상된다. 이 은하들은 큰개자리 방향으로 1.3억 광년 거리에 있다.

[사진_NASA, The Hubble Heritage Team]


 

두 은하(NGC 6050과 IC 1179)가 지나치게 접근하여 하나의 은하처럼 맞닿아 있다. 두 은하의 나선 팔이 서로 연결되어 마치 두 개의 핵을 가진 하나의 은하처럼 보인다. 이 은하들은 천문학자 홀톤 아프(Halton Christian Arp)가 작성한 아프 특이은하 목록 272번째로 수록되어 Arp 272로 불린다. 이 은하들은 헤라클레스자리 방향으로 4.5억 광년 거리에 있다.

[사진_NASA, ESA 등]


 

이 은하들은 서로 간의 거리가 충분히 가까워서 은하간의 조석작용으로 모습이 바뀌기 시작하고 있다. 은하의 나선 팔이 조금씩 변하고 있는데 특히 질량이 큰 오른쪽 은하(NGC 6786)의 강한 조석작용으로 왼쪽의 작은 나선은하의 나선 팔이 크게 늘어지기 시작하고 있다. 왼쪽 은하는 아직은 안전한 상태이지만 종국에는 왼쪽의 작은 나선은하가 오른쪽의 큰 나선은하에 흡수 합병될 것으로 보인다. 이 은하들은 용자리 방향으로 3.5억 광년 거리에 있다.

[사진_NASA,ESA]


 
이 은하들(Arp 256)은 합체되기 전 단계에 있는 두 나선은하의 모습이다. 은하 사이에 미치는 강한 조석력이 두 은하의 나선 팔을 길게 늘어뜨려 마치 서로의 만남을 기뻐하며 춤을 추는 듯이 보인다. 왼쪽 나선은하는 가스와 먼지 그리고 별들로 이루어진 나선 팔이 양쪽으로 길게 풀어져있고, 일그러진 각각의 은하 속에는 새로운 별들이 형성되고 있는 수많은 푸른 점들이 보이고 있다. 이 은하들은 고래자리 방향으로 3.5억 광년 거리에 있다.
[사진_NASA, ESA 등]


 

한 쌍의 나선은하(ESO 77-14)가 멋진 파드되(두 사람이 추는 춤)를 연출하고 있다. 이것은 두 은하 사이에 벌어지는 팽팽한 중력의 줄다리기의 결과이다. 두 은하 사이에 작용하는 강한 조석력이 은하들 사이에 긴 다리와 꼬리를 만들었고 평평했던 은하면을 비틀어 놓았다. 오른쪽 아래 보이는 은하는 젊고 푸른 별들로 이루어진 꼬리를 뒤로 길게 뻗치고 있고, 왼쪽 위의 은하는 붉은 빛을 띠는 나선 팔을 길게 늘어뜨리고 있다. 은하들의 조석 상호작용은 결국 두 은하를 모두 붕괴시키는 작용을 하게 된다. 이 은하들은 인도인자리 방향으로 5.5억 광년 거리에 있다.

[사진_ NASA, ESA 등]


 
생쥐은하(NGC 4676)는 쫓고 쫓기는 두 마리의 생쥐를 연상케 한다. 이 은하들은 평범한 나선은하들이었지만 은하들의 조석 상호작용으로 모양이 일그러지고 긴 꼬리가 생겨 생쥐모양으로 바뀌었다. 이 은하들은 충돌 상태에서 병합 상태로 들어가기 전 단계에 있다. 이 은하들은 머리털자리 방향으로 2.9억 광년 거리에 있다.
[사진_The ACS Science Team, NASA 등]


 


올챙이 은하(Arp 188)는 긴 꼬리를 가진 올챙이를 닮았다. 꼬리는 별과 가스로 이루어졌으며 길이가 28만 광년이나 된다. 꼬리는 과거에 다른 은하의 침입을 받아 생긴 것이다. 은하의 충돌 과정에서 발생한 역학적 파동으로 나선 팔에 있던 별들과 기체 그리고 먼지가 길게 늘어져서 꼬리가 생긴 것이다. 이 은하를 침입했던 은하는 이 은하 뒤쪽으로 30만 광년 되는 곳에 있으며 나선 팔 뒤로 그 모습이 보이고 있다.  이 은하는 용자리 방향으로 약 4.2억 광년 거리에 있다.
[사진_The ACS Science Team, NASA 등]


 
 
 



 

 
 
 

 

은하
 
별들은 우주 공간에 아무렇게나 흩어져 있는 것이 아니다. 별들은 어떻게 분포하는가? 20세기 초까지만 해도 사람들은 우리 은하계가 우주의 전부라고 생각했다. 당시의 망원경은 지금 보다 성능이 떨어졌기 때문에 뿌연 구름덩어리처럼 보이는 천체를 모두 성운이라 불렀다.
 
하지만 망원경의 성능이 향상되고 관측기술이 발전하면서 이런 성운들 중에는 수많은 별들이 모여 있는 별들의 집단, 즉 은하가 있다는 것을 알게 되었다.
 
우리 은하계 밖에 있는 은하를 외부은하라 부르는데 우주에는 이런 외부은하들이 수없이 많다. 사람들이 도시에 모여 살듯이, 별들은 은하에 모여 사는 셈이다. 은하는 우주의 바다에 떠 있는 별들의 섬이며, 은하는 하나의 작은 우주가 된다. 별들은 은하 속에는 태어나고 폭발해서 사라져 간다. 천문학자 허블은 수많은 은하를 형태에 따라 나선은하, 막대나선은하, 타원은하, 렌즈형은하, 불규칙은하 등으로 분류하였다. 나선은하는 어두운 먼지 층과 함께 몇 개의 나선팔이 보이는 은하인데 원반모양을 하고 있으나 지구를 향하고 있는 방향에 따라 다르게 보인다.
 
타원은하는 원반이나 나선팔이 없고 별의 재료가 되는 가스나 어두운 먼지층도 보이지 않는 구형 또는 타원체 모양의 은하이다. 타원은하는 아주 작은 것에서부터 거대한 것까지 크기가 다양하다. 우주에는 이외에도 모양이 뚜렷하지 않은 불규칙한 형태의 은하들도 많이 발견되고 있다.

 

 

 

 

 

안드로메다은하(M31)은 우리 은하계를 닮은 가장 가까운 이웃 은하이다. 이 은하는 안드로메다자리 방향으로 220만 광년 거리에 있다. 1920년 천문학자들은 우리 은하계 밖에 다른 은하가 있는가를 두고 논쟁을 벌였는데 허블은 100인치 윌슨 산 망원경으로 이 천체를 관측하여 이 은하가 우리 은하계 밖의 외부은하라는 것을 처음 밝혔다. 사진은 자외선으로 관측한 것이다. 자외선으로 보면 이 은하는 바깥에 커다란 고리가 있는 고리은하처럼 보인다. 중심으로부터 멀리 떨어진 지역은 별 형성이 활발해 강한 자외선을 방출하여 고리처럼 보이게 된 것이다. 이 은하 위쪽으로 보이는 밝은 천체도 은하(M110)인데 이 은하는 안드로메다은하 주위를 도는 위성은하이며 작은 타원은하이다. [사진_ Caltech]

 

 

M81 은하는 큰곰자리 방향으로 1200만 광년 거리에 있는 나선은하이다. 크고 밝은 핵과  고운 나선 팔을 가진 아름다운 은하이다. 이 은하가 고운 나선팔을 갖게 된 것은 이웃하는 M82 은하와 힘겨루기로 인한 것이다. 수천 억 개의 별을 가진 은하들 사이의 거대한 상호작용은 은하들의 모습을 다양하게 때로는 기묘하게 바꾸어 놓기도 한다. 이 은하의 중심부는 우리 은하계 보다 크다. 중심부의 블랙홀은 태양 7000만 배로 우리 은하계 중심블랙홀의 10배가 넘는다.

[사진_ NASA, ESA 등]

 

 

이 은하는 멕시코 인들이 즐겨 쓰는 모자를 닮아 솜브레로 은하라 불린다. 사진은 이 은하를 적외선으로 관측한 것인데 은하 중심부는 거의 보이지 않고 테만 커다랗게 보인다. 적외선을 방출하는 성간먼지들이 중심부에는 거의 없고 은하원반에 몰려 있기 때문이다. 먼지층이 많은 곳에는 성간물질이 많아서 새로운 별들이 태어날 잠재력을 가지고 있다. 이 은하는 봄철의 별자리인 처녀자리 방향으로 5000만 광년 거리에 있다.

[사진_NASA 등]

 

 

많은 나선은하들은 중심을 가로지르는 막대가 있다. 이런 은하를 막대나선은하라고 부른다. 우리 은하계는 그 동안 막대가 없는 나선은하로 간주되어 왔으나 최근 관측으로 중심에 막대가 있는 것으로 확인되고 있다. 이 은하(NGC 1672)에도 중심에 막대구조가 보이고 있다.  새로운 별이 탄생하는 지역은 밝게, 성간먼지가 많은 지역은 어두운 띠로 나타나고 있다. 은하의 핵으로 뻗어 나온 검은 먼지층이 나선팔의 안쪽을 파고들어가고 있다. 뜨겁고 젊은 푸른 별들은 나선팔을 따라 생성되고 전리된 수소 가스운은 붉게 빛나고 있다. 이 은하는 황새치자리 방향으로 6000만 광년 거리에 있다. [사진_NASA, ESA 등]

 

 

타원은하는 타원체 또는 구체 형상을 하고 있으며 중심으로부터 주변으로 가면서 완만하게 어두워지는 양상을 보인다. 타원은하들은 조용하고 단조로워 불규칙한 내부구조나 밝게 보이는 별 등을 찾아 볼 수 없다. 타원은하는 수백만에서 수조개의 별들을 포함하며 구형에서 길쭉한 타원까지 다양하다. 타원은하는 전체적으로 노란색을 띠는데 대부분 나이 많은 별들로 이루어졌기 때문이다. 타원은하에는 성간물질이 많지 않아 새로운 별들이 만들어지지 않는다. 이 사진은 NGC 4649은하를 찬드라 x선 망원경(보라색)과 허블우주망원경(푸른색)으로 관측하여 합성한 것이다. 이 은하는 직경이 12만 광년이나 되는 거대한 타원은하이며 처녀자리 방향으로 5100만 광년 거리에 있다. [사진_NASA 등]

 

 

은하들의 모습은 다양하다. 이 은하(NGC 1313)는 왜 이렇게 기묘하고 혼란스러운 것일까? 이 은하는 매우 불규칙한 모양을 하고 있으며 다른 은하에 비해 월등히 많은 별들이 태어나고 있다. 이러한 은하를 별폭발은하(starburst galaxy)라 부른다. 은하의 모습이 이처럼 혼란스럽고 많은 별들이 태어나는 경우는 은하가 최근에 다른 이웃한 은하와 충돌한 결과인 경우가 많다. 이 은하는 그물자리 방향으로 1500만 광년 거리에 있다.

[사진_ESO]

 

 

푸른 빛이 도는 이 은하(I Zwicky 18)는 나이가 얼마나 되었을까? 이 은하는 한 때 지금까지 발견된 은하 중에서 가장 젊은 은하로 인식되었다. 이 은하의 가장 밝은 별은 5억년 밖에 되지 않았기 때문이다. 이 은하는 우주초기의 은하를 닮았지만 이 은하가 멀리 있는(그래서 과거의) 은하가 아니라 5900만 광년 거리에 있는 가까운 이웃 은하였기 때문에 이것은 이상스러운 것이었다. 그 비밀은 이 은하의 오른쪽 위에 있는 작은 동반은하에 있었다. 은하들 간의 상호작용으로 새로운 별들이 태어나고 있는 것임이 밝혀졌다.

[사진_NASA, ESA 등]

 

 

은하들의 크기는 무척 다양하다. 이 은하는 최근에 발견된 우리의 가까운 이웃 은하이다. 이 은하는 별들의 수도 많지 않고 어두워서 발견하기 어려웠던 탓이다. 우주에는 이와 같이 어둡고 희미한 왜소은하들도 많다. 궁수자리 왜소은하라 불리는 이 은하는 궁수자리방향으로 350만 광년 거리에 있다.

[사진_ NASA, ESA 등]

 

 

계란 프라이처럼 보이는 이 은하(NGC 7742)는 은하핵에서 무엇인가 활발한 활동이 일어나고 있다. 은하핵의 밝기는 주기적으로 변하는데 그 주기는 며칠에서 몇 달까지 다양하다. 이와 같이 활동적인 은하핵을 가진 은하를 세이퍼트은하(Seyfert galaxy)라 분류하는데 중심에 대규모의 블랙홀을 포함하고 있을 것으로 추정하고 있다. 푸른색으로 보이는 지역은 새로운 별들이 탄생하고 있고 희미한 나선팔이 중앙의 노란색 은하핵을 둘러싸고 있다. 이 은하는 페가수스자리 방향으로 약 7,200 만 광년 거리에 있다.

[사진_Hubble Heritage Team 등]

 

 

나선은하는 태풍의 모습과 닮아 있다. 사진 왼쪽은 큰곰자리 방향으로 2500만 광년 거리에 있는 M101 은하이고 오른쪽은 한반도를 지나간 태풍 라마순의 위성사진이다. 이들은 규모로 보면 전혀 비교가 되지 않는다. 태풍의 지름은 수천 킬로에 불과하지만 은하의 범위는 17만 광년에 이르기 때문이다. 하지만 둘의 모습은 놀랍게도 비슷해 보인다.

[사진_NASA 등]

 

 

 

 

 

파일:Crab Nebula.jpg

초신성 1054(SN 1054)는 지금의 황소자리 게 성운이 남아 있는 1054년에 폭발한 초신성이다. 최대밝기 -6등성이었다

 

▲ 관측사진 결합미항공우주국(NASA) 망원경들이 관측한 게자리 초신성. 찬드라 망원경의 X선 사진은 옅은 푸른색으로 나타나며 허블우주망원경 사진은 초록색과 짙은 푸른색 영상이다. 스피처우주망원경의 적외선 영상은 붉은색이다. NASA는 허블우주망원경으로 90억년 전의 초신성을 관측해 암흑에너지가 과거에도 지금처럼 작용했음을 입증했다

 

 

 

 

(사진위, 아래 동일 장미성운이다)

장미 성운(薔薇星雲)은 외뿔소자리에 있는 H II 영역이다. 마치 장미처럼 붉게 보이는 모습이 특징적이다.

장미 성운 영역은 NGC 목록에 2237, 2238, 2239, 2244, 2246으로 등록되어 있다. 거리는 4,600광년이다.

 

 

M51b사냥개자리에 있는 불규칙 은하, 상호작용 은하로, M51a 곁에 있으며 큰곰자리 은하 M82와 비슷한 모습을 하고 있다. 지구로부터의 거리는 2,100만 광년, 밝기는 9.5이다. NGC 목록으로는 NGC 5195의 명칭을 부여받았다.

 

파일:Messier51.jpg

 

 

 

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