태양의 위치와 우리은하를 포함한 은하들에 대하여

 

1. 태양의 위치

 

태양의 위치는 약 46억년 전 3세대 초신성 폭발로 인한 가스의 응축으로 인해 성단의 많은 형제자매와 함께 생성된 것으로 추정되는 우리은하의 수천억 개의 별 중 매우 흔한 별이다. 우리 나선팔의 파동으로 인해 태양은 현재 초기 출생 위치에서 약 26,500 ± 1,400광년 떨어져 있으며 전체 은하 원반의 절반을 수평 방향으로 통과하고 은하 기준면에서 약 60~70광년 위에 있습니다. 태양은 페르세우스 팔 내부에서 6,500광년 떨어진 오리온 팔의 은하 중심에 위치하며 오리온 팔과 나선팔 공간 사이를 주기적으로 왕복했습니다. 과거부터 태양은 수백만 년 전 오래된 쌍둥이자리 초신성 폭발의 잔해로 들어갔고, 지금은 다른 지역보다 성간 가스 밀도가 적고, 나선팔 위로 떠 오르고 헤일로까지 뻗어 있으며, 이제 지역 경계에 있는 별 무리를 뚫고 나옵니다. 태양계의 경우 은하를 공전하는 데 2억2600만년이 걸리며 지금까지 나이로 25번 공전했습니다. 태양은 은하의 중심에서 헤라클레스 근처의 직조별을 향해 220km/s의 각도로 공전하며 은하 원반에서 초당 평균 2.7회 위아래로 움직인다. 이것은 1AU가 8일에 갈 수 있는 속도이고 1광년이 1400년에 갈 수 있는 속도이다. 별의 궤도 속도는 중심으로부터의 거리와 관계없이 초당 200~250km로 일정합니다. 따라서 공전 주기는 은하 중심에서 멀어지는 거리에 거의 비례하지 않습니다. 우리은하를 포함해 20~30개 정도의 은하가 촘촘하게 모여 있는데 이를 국부은하군(local galaxy group)이라고 합니다. 국부은하 중에서 상대적으로 큰 은하로는 우리은하, 안드로메다은하, 삼각 은하 등이 있습니다. 국부은하 중에서 안드로메다와 우리은하가 질량의 대부분을 차지하고 중력적으로 서로 영향을 미치며, 삼각 은하(M33)는 지구에서 약 290만 광년, 안드로메다에서 70만 광년 떨어져 있습니다. 별자리 삼각형(M33)은 직경이 약 60,000광년인 평균 크기의 나선은하로 이웃한 안드로메다은하와 중력적으로 결합하여 있으며 긴 궤도를 따라 천천히 궤도를 돌고 있습니다.

 

2. 안드로메다은하

 

안드로메다은하(M31)는 지구에서 약 250만 광년 떨어져 있으며, 최근 관측에 따르면 이전에 추정된 헤일로는 실제로 이전에 추정된 직경 120,000-140,000광년을 훨씬 초과하는 은하 원반이며, 밝기는 우리은하보다 2배 이상 높을 것으로 추정되고 있다. 중앙 팽대부는 우리은하보다 크고 밝지만 무게로 따지면 우리은하는 약 1.5~2배 더 무겁게 계산되며, 실제로 안드로메다은하는 우리은하보다 질량이 작은 것처럼 행동하는 특징을 보인다. 이는 우리은하가 암흑물질과 성간가스를 더 많이 포함하고 밀도가 더 높기 때문으로 추정되지만, 한편으로는 여전히 풀리지 않는 의문점이 많다. 안드로메다은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀은 우리은하보다 훨씬 무거운 태양 질량의 3천만 배 이상으로 추정되며, 보통 은하의 무게가 안드로메다의 무게에 비례한다는 관측과 모순된다. 그동안 우리는 은하계가 얼마나 혼란스러웠는지 꾸준히 연구하고 있는데 우리은하는 비교적 중간 크기의 가스구름과 은하를 삼키며 꾸준히 성장하고 있고, 안드로메다은하는 더 큰 은하와 구름과 충돌해 은하 중심에 거대한 블랙홀을 만들어내고 있다고 밝혀졌다. 그러나 현시점에서 우리은하는 안드로메다은하보다 2배 이상 활동적이다. 안드로메다은하는 연간 평균 태양질량 기준으로 1~2개의 별을 생성하는 반면, 우리은하는 1년에 5~6개의 별을 생성하는 것으로 확인된 것이 증거이다. 과학자들은 안드로메다은하의 핵이 과거 스타버스트 은하와 같은 다른 은하와 충돌할 때 폭발한 두 개의 핵으로 구성되어 있으며, 현재 우리은하는 활발히 별을 형성하고 있다고 추정하고 있습니다. 실제로 안드로메다은하는 약 90억년 전에 두 은하의 충돌로 인해 병합되기 시작하여 약 55억년 전에 현재의 은하로 합쳐졌다는 증거는 많이 보이다.

 

3. 로컬 은하군

 

로컬 은하군은 10,000개가 넘는 은하로 구성된 처녀자리 은하단의 바깥쪽 가장자리에 위치하며, 처녀자리 은하단의 중심에서 6천5백만 광년 떨어져 있습니다. 이웃 은하 그룹에는 Sculptor 그룹, M81 그룹, Maffei 그룹 및 NGC 5128그룹이 포함됩니다. 그러나 컴퓨터 시뮬레이션은 이러한 그룹 내의 개별 은하가 각 그룹 내에서 정적이지 않고 구성원이 시간이 지남에 따라 서로 변한다는 것을 보여주었습니다. 예를 들어, 우리은하의 핵을 향하여 가스와 먼지가 풍부하여 오랫동안 그 존재가 알려지지 않았으나 그 존재가 밝혀진 마페이 은하 군의 경우 적외선 관측을 통해 최근에야 확인된 멤버라는 사실이 발견됐다. 국부 은하군은 처녀자리 은하단의 중력에 의해 초당 최대 600km의 속도로 이웃 은하들과 함께 당겨지고 있습니다. 국부은하군에는 우리은하를 공전하는 많은 왜소은하가 포함되어 있습니다. 이들 중 가장 큰 것은 지름이 20,000광년인 대마젤란은하입니다. 용골자리 왜소은하, 용골자리 왜소은하, 사자자리 왜소은하 II는 직경이 약 500광년인 가장 작은 은하입니다. 다른 왜소은하는 소마젤란은하, 큰개자리 왜소은하, 궁수자리 왜소은하, 작은곰자리 왜소은하, 조각가 왜소은하, 육분의 왜소은하, 용광로 은하, 사자자리 은하를 포함하고 있습니다. 과학자들의 이론적 계산에 따르면 우리은하 주변에는 약 100개의 왜소은하가 있을 것으로 예상되지만 현재 발견된 은하들은 많지 않습니다. 은하수가 커지면서 과거부터 이웃 은하들과 끊임없이 합쳐졌거나 은하수를 따라 관측할 수 없는 지역에 많이 분포했을 가능성이 있는 것으로 추정됩니다.