은하수를 아시나요?

 

 

오늘은 밤하늘 별 중에서도 특히나 아름다운 은하인 '은하수'에 대해 알아볼게요. 우리나라에서는 ‘미리내’라고 부르기도 하는 이 은하수는 수많은 별들이 모여있는 곳이랍니다. 우주 공간 속 작은 점처럼 보이는 지구에서부터 약 1000억개의 별이 모인 은하라는 거대한 천체까지의 거리를 상상하면 입이 떡 벌어지죠. 이렇게 큰 규모의 우주는 어떻게 생겨났을까요?

우주라는 개념은 언제 처음 등장했나요?

천문학자 허블(Edwin Powell Hubble)은 1929년 안드로메다 성운과 오리온 대성운 사이에 새로운 형태의 성운이 존재한다는 사실을 발견했어요. 이를 근거로 멀리 떨어진 은하일수록 가까이 있는 은하보다 나이가 많다는 주장을 펼쳤죠. 하지만 당시 과학자들은 이러한 주장을 받아들이지 않았어요. 왜냐하면 지금까지 관측된 모든 은하 가운데 가장 가까운 나선은하인 M31조차도 200만 광년 떨어져 있었기 때문이에요. 그러나 미국의 천문학자 윌슨(Ernest Wilson)은 1920년대 후반 하와이 마우나케아 산 정상에서 전파망원경을 이용해 두 개의 밝은 빛을 찾아냈어요. 그리고 이것이 각각 250만 광년과 100만 광년 떨어져 있는 세페이드 변광성이라는 사실을 알아냈답니다. 이후 윌슨은 자신의 연구 결과를 토대로 먼 은하일수록 젊은 별로 이루어져 있다는 결론을 내렸어요. 즉, 오늘날 말하는 우주 팽창 이론의 시초가 된 셈이죠.

우주의 나이는 얼마나 되나요?

윌슨의 가설대로라면 현재 우주의 나이는 137억 년입니다. 물론 빅뱅 직후 아주 짧은 시간 동안에만 물질이 만들어졌기 때문에 실제로 우주의 나이는 훨씬 더 길겠죠. 한편 스티븐 호킹 박사는 “빅뱅 후 1초 만에 수소 원자핵이 만들어지고 10분 안에 헬륨 원자핵이 만들어졌다”고 주장하기도 했어요. 그렇다면 실제 우주의 나이는 얼마일까요? 최근 유럽남방천문대(ESO) 소속 초신성 탐사선 로제타호가 보내온 데이터 분석 결과 태양계로부터 130억 광년 떨어진 퀘이사 주위에서 만들어진 블랙홀이 무려 140억 년 전에 형성됐다는 사실이 밝혀졌어요. 따라서 인류가 알고 있는 우주의 나이는 138억 년쯤 된다고 해요.

우리 눈에 보이는 별빛은 모두 같은가요?

별빛은 종류에 따라 색깔이 달라요. 예를 들어 적색왜성 주변을 도는 행성이라면 행성의 대기 성분에 따라 붉은빛을 띠는 경우가 많아요. 반면 푸른색 계열의 별빛은 주로 항성 내부 핵에서 나오는 에너지랍니다. 만약 어떤 별이 백색왜성 근처를 돌고 있다면 흰색 또는 노란색 계통의 빛을 내는 게 일반적이에요. 또한 표면 온도가 높은 별일수록 붉은색 쪽에 가깝고, 반대로 차가운 별일수록 푸른색에 가까워요. 참고로 색지수란 특정 파장의 빛을 흡수하거나 반사하는 정도를 나타내는 지표로서, 0~100% 범위 값을 갖습니다.오늘은 우주에 대한 이야기를 해보려고 합니다. 여러분은 밤하늘 별들을 보면서 무슨 생각을 하시나요? 저는 어렸을 때 밤 하늘 보는 걸 참 좋아했어요. 특히 여름밤이면 쏟아질 듯한 별들이 너무 아름다워서 넋을 놓고 쳐다보곤 했답니다. 하지만 나이가 들면서 점점 그런 여유조차 사라지는 것 같아요. 바쁜 일상 속에서 살다보니 자연스럽게 잊고 살게 되더라구요. 그러다가 문득 어릴 적 봤던 아름다운 풍경이 그리워져서 다시 한 번 밤하늘을 올려다봤는데.. 이게 웬걸?? 제가 알던 모습과는 너무나도 다른 광경이 펼쳐져 있더라구요. 그래서 이번 기회에 제대로 공부해서 나중에 아이들에게도 알려주고 싶다는 생각이 들었어요. 우리나라에서는 쉽게 볼 수 없는 은하수도 있다고 하니 기대되지 않으신가요?

별빛이 반짝반짝 빛나는 이유는 뭔가요?

태양 주위를 돌고 있는 행성과 위성 등 여러 천체에서도 마찬가지로 별빛이 반짝이는 모습을 관찰할 수 있어요. 이것은 마치 사람이 손전등을 들고 어두운 곳을 비추면 주변이 밝아지는 것과 비슷한 원리랍니다. 만약 누군가가 “손전등을 켜라”고 명령한다면 어떻게 될까요? 아무리 밝은 불빛이라도 결국엔 꺼지게 될 거예요. 왜냐하면 한 번 켠 불은 영원히 켜져 있지 않기 때문이죠. 즉, 처음 켰던 순간만큼 밝지 않아요. 그러나 광원(光源) 자체는 항상 일정하게 빛나고 있다는 사실을 알 수 있어요. 다시 말해, 물체가 스스로 빛을 내는 것이 아니라 다른 물질과의 상호작용을 통해 빛을 낸다는 뜻이에요.

우리나라는 왜 은하수를 볼 수 없나요?

저도 처음엔 이 부분이 궁금했어요. 도대체 어디서부터 잘못된 걸까요? 결론부터 말씀드리면 아직까지는 우리나라에서 은하수를 보기 어렵습니다. 왜냐하면 지구 대기권 밖에서부터 들어오는 빛 중 대부분이 태양빛이기 때문이죠. 또한 적도 부근에서만 관측이 가능하기 때문에 남쪽 지방에서도 맑은 날에만 겨우 볼 수 있답니다. 만약 날씨가 흐리거나 비가 오는 날이라면 아무리 기다려도 은하수를 볼 수 없다는 뜻이겠죠? 그렇기 때문에 사람들은 인공위성 사진을 이용하거나 천문대 등을 방문하며 은하수를 보려고 노력한답니다.

왜 은하는 나선형 모양인가요?

천체물리학자 칼 세이건은 “우주는 수많은 은하계로 이루어져 있다”고 말했습니다. 그리고 이렇게 많은 은하계 가운데서도 ‘밀키웨이(Milky Way)’라고 불리는 거대한 은하가 존재하는데요. 밀키웨이는 영어로 우유길이라는 뜻입니다. 이름처럼 우주의 중심부에 위치한 큰 은하인 밀키웨이는 마치 하얀 우유 위에 떠있는 설탕가루 같은 느낌이에요. 그렇다면 어떻게 해서 이러한 형태를 가지게 된걸까요? 정답은 중력과 관련이 있습니다. 먼저 그림을 볼까요?

중력이란 질량을 가진 물체 사이에 작용하는 힘이다. 뉴턴의 운동법칙 F=ma에 따르면 가속도 a는 질량 m에 비례한다. 따라서 무거운 물체일수록 빨리 움직이고 가벼운 물체일수록 천천히 움직인다. 즉, 무게가 클수록 가속되는 속도가 빠르다. (출처: 네이버 지식백과)

위 그림에서처럼 모든 천체는 서로 끌어당기는 힘이 있고, 이것을 만유인력이라고 부릅니다. 이때 두 천체 간의 거리가 멀어질수록 인력 역시 작아지는데요. 이를테면 멀리 떨어진 행성끼리 충돌하면 둘 다 파괴되고 말겠죠? 반대로 가까이 붙어 있으면 서로 잡아당기기 때문에 떨어지지 않고 같이 돌게 됩니다. 그렇게 되면 어떤 일이 일어날까요? 네, 맞아요. 작은 천체는 큰 천체 주위를 빙글빙글 돌면서 커지게 되고, 결국 커다란 원반 모양이 된답니다. 실제로 안드로메다 은하 주변에는 무수히 많은 위성 은하들이 돌고 있으며, 일부는 가까운 곳에서 아주 빠른 속도로 회전하고 있죠. 물론 각 위성 은하마다 별도 가지고 있구요.

안드로메다은하 말고 다른 은하도 있나요?

네, 그렇습니다. 지금까지 알려진 은하 수만 해도 무려 1천억 개 이상이며, 앞으로 발견될 은하까지도 합하면 더욱 많아질 예정이랍니다. 이중 약 10%만이 우리 눈에 보이는 밝은 항성이고 나머지 90%는 어두운 암흑물질 덩어리랍니다. 현재 과학자들은 초신성 폭발 후 남은 잔해로부터 새로운 은하를 찾고 있지만, 워낙 먼 거리에 떨어져 있어서 쉽지 않은 상황이지요. 그러나 최근 연구 결과에 따르면 향후 100년 안에 초기 은하 몇 개가 새로 발견될 것으로 예상된다고 하네요.