우리은하와 외부은하 알아보기

은하수 이야기

동서양을 막론하고 은하수에 대해서는 여러 가지 전설이 내려온다. 매년 칠월 칠석 은하수를 사이에 두고 견우와 직녀가 오작교를 건너 만나게 된다는 이야기는 우리에게 특히 익숙한 이야기다. 은하수는 은이 흐르는 강이라는 뜻으로 우리나라에서는 미리내라 불렀는데, 이집트인들은 사랑과 미의 여신 하토르의 젖에서 흘러나온 천상의 나일강이라고 생각했다. 일본에서는 하늘의 강, 인도에서는 하늘의 갠지스강으로 부른다. 우랄 어에서는 새들이 은하수를 따라가는 것처럼 보인다 해서 새의 길, 스웨덴에서는 은하수가 언제 겨울이 올지 예측하는 데 사용됐다고 해서 겨울의 길 이라고 부른다. 

그리스 신화에서는 은하수를 여신 헤라가 흘린 젖이라고 여겨서 밀키웨이라 부른다. 헤라클레스는 제우스와 알크메네 사이에서 태어났다. 그는 신들의 신 제우스의 아들이었지만 어머니인 알크메네가 인간이었기 때문에 언젠가는 죽을 운명이었다. 제우스는 꾀를 내어 헤라클레스를 여신 헤라 가까이에 데려갔는데, 이는 여신의 젖을 먹으면 죽지 않는 운명으로 바뀔 수 있기 때문이다. 이를 눈치채지 못한 헤라는 아기에게 젖을 물렸다. 하지만 아기가 젖을 너무 힘차게 무는 바람에, 헤라가 아기를 밀쳐내고 말았다. 그때 뿜어져 나온 헤라의 젖이 삽시간에 하늘을 뒤덮어 은하수가 되었다고 한다.  

우리은하

전설과 신화 속에 묻혀 있던 밤하늘의 별과 은하수가 베일을 벗기 시작한 것은 그리 오래 되지 않았다. 천체망원경의 등장과 함께 새롭게 발전한 천문학은 은하수가 우리은하의 모습임을 밝혀냈다.

1610년 갈릴레이가 스스로 만든 망원경으로 밤하늘을 관찰하면서 은하수가 희미한 별로 가득 차 있다는 것이 밝혀진다. 이후 18세기 후반 천왕성 발견으로 유명한 허셜은 우리은하의 구조와 태양계의 위치를 처음으로 제시했는데, 하늘을 여러 구역으로 나누고 별의 분포를 조사해 우리은하의 모형을 만들었다. 그는 은하수의 별들이 전체적으로 원반 모양을 이루고 있다는 주장을 폈으며, 태양은 이 원반의 중심에 자리 잡고 있다는 결론을 내렸다. 당시 사람들은 허셜이 측정한 원반 모양을 이루는 별의 집단이 우주의 전부라 생각했다. 하지만 허셜의 이러한 주장은 별에서 오는 가시광선만을 관찰한 까닭에 별들 사이의 먼지와 가스에 가려져 있는 우리은하의 다른 부분을 제대로 볼 수 없었다. 결국 그는 태양이 우리은하의 외곽에 있다는 사실을 알지 못했다.

우리은하의 크기와 태양의 실제 위치는 미국의 천문학자 섀플리에 의해 수정됐다. 1917년 93개의 구상성단에 대한 거리와 방향을 측정해 3차원 공간상에 구상성단의 위치를 표시하면서 새로운 사실을 발견하게 된다. 구상성단들은 구 모양으로 분포하고 있으며, 그 중심의 태양이 아니라 궁수자리 방향에 놓여 있다는 것이었다. 섀플리는 여기서 더 나아가 구상성단들의 중심이 우리은하의 중심이라는 가정을 했는데, 현재 알려진 사실과 비교하면 태양이 우리은하의 중심에 있다는 허셜의 주장을 뒤집는 결론을 낳았다. 태양계는 우리은하의 가장자리 오리온 팔에 위치하는데, 오리온 팔 안쪽의 궁수자리 팔과 바깥쪽의 페르세우스자리 팔이 천구상에 투영돼 은하수를 형성한다. 우리은하는 안드로메다은하를 비롯한 여러 은하와 함께 국부은하를 이룬다.

외부은하

은하 하나에는 평균 천억 개 가량의 별이 모여 있다. 그런 은하들이 무리를 지어 국부은하군을 이루고, 은하 군들은 더 큰 규모의 은하단을 형성한다. 다시 이런 은하단들이 모여 초은하단이 된다. 

약 250만 광년 거리에 있는 안드로메다은하는 맨눈으로 볼 수 있는 가장 먼 천체 중 하나다. 하지만 20세기 초만 하더라도 이 은하가 그렇게 먼 거리에 있는지 아무도 단정할 수 없었다. 17세기 초 망원경이 발명되면서 망원경으로 안드로메다은하를 처음 관찰한 사람이 독일의 천문학자 시몬 마리우스다. 당시에는 은하에 대한 개념이 없어 뿌연 구름 덩어리처럼 보이는 것은 성운이라 불렸는데, 그로 인해 안드로메다은하는 안드로메다 성운으로 불렸다고 한다.

이러한 주장은 1922년 미국 천문학자 허블에 의해 새로운 사실이 밝혀진다. 허블은 안드로메다 성운의 가장자리에서 몇 개의 별들을 찾아내어 이 성운이 가스와 먼지로만 이루어진 것이 아니라 별들이 모여 이루어진 것임을 확인했다. 또한 그는 100인치 망원경을 통해 촬영한 사진을 통해 케페이드 변광성을 찾아내 거리를 계산해 냈고, 결국 이 성운이 우리은하의 바깥에 있음을 밝혀낸다. 이로써 안드로메다 성운은 안드로메다은하로 바뀌게 되었다.

우리은하 이웃들

북반구에서 안드로메다은하가 유명하다면, 남반구는 대마젤란은하와 소마젤란은하가 유명하다. 이들 두 은하는 마젤란이 세계 일주를 하다가 남반구 하늘에서 발견한 것을 기념해 붙여진 이름이다. 대마젤란은하는 약 100억개, 소마젤란은하는 약 20억 개의 별들로 이루어져 있으며, 우리은하 주위를 공전하는 위성 은하 들이다.

우리은하는 마젤란 은하들과 더불어 지름이 약 1000만 광년 이내에 40개 이상의 은하들이 포함된 국부은하군을 형성하고 있다. 국부은하군의 약 3분의 1은 안드로메다은하 주변에 몰려 있고, 다른 3분의 1은 안드로메다은하 주변에 몰려 있는데, 국부은하 내에서 가장 큰 은하는 약 1조 개의 별이 모여있는 안드로메다은하다.

은하가 모여 국부은하군을 이루고, 국부은하군은 또다시 큰 무리를 이루어 수천만 광년 크기의 은하단을 이룬다. 이러한 은하단들이 모이면  초은하단을 이루며 점점 규모가 커진 우주를 구성한다.