우주의 크기를 측정할 때, 우리는 종종 얼마나 많은 은하들이 있는지 가늠해 보고는 합니다. 우리의 태양계 역시 수천 억 개의 별들이 모여있는 은하의 일부이기도 한데 이 글에서는 우리 은하의 개념과 은하의 탄생 및 진화 그리고 은하의 여러 가지 종류를 알아보겠습니다.
은하의 개념
우리가 밤하늘을 바라볼때 육안으로 확인할 수 있는 별들은 많지 않지만 실제로는 수천억 개의 별들이 떠 있다고 합니다. 가끔 맑은 밤하늘에 희미한 별들의 군집이 보인다면 그것이 바로 은하라고 생각하면 됩니다. 은하라는 개념은 이렇게 수많은 별들과 가스성운들을 포함하고 있습니다. 은하는 중심부가 부풀어 오른 납작한 원반 모양이며, 약 1,000억 개의 별들과 별들의 군집, 성간 물질, 블랙홀, 암흑 물질 등을 포함하고 있습니다. 전체 은하의 질량은 태양의 200억 배가 넘고 은하 원반의 지름은 10만 광년이라고 합니다. 우리가 속한 태양계는 은하의 중심부에서 약 3만 광년 떨어진 은하 외곽에 위치하고 있다고 하니 쉽게 상상할 수 없는 개념입니다. 은하라는 단어를 우리나라 순수한 말로는 미리내라고 하고, 영어로는 galaxy(갤럭시)라고 하는데 이것은 하늘에 보이는 은빛강이라는 뜻이라고 합니다. 우리나라에서 제조하는 삼성의 스마트폰 브랜드 이름이기도 합니다. 은하는 수십 개가 모여 은하군을 이루고, 수천 개의 은하가 은하단을 이루고 있습니다. 이러한 은하군과 은하단을 합쳐 초은하단이라고 부릅니다.
은하의 탄생 및 진화
현대적으로 정립된 우주론을 토대로 살펴보면 태초에는 아무것도 없었습니다. 모든것의 시작은 빅뱅이었고, 그 빅뱅이 일어난 지 30만 년 후에 시공간이 만들어지게 되었으며 수소와 헬륨 원자가 생기기 시작했습니다. 이후 밀도가 변하면서 원료 물질이 큰 구조를 형성하기 시작했고, 양성자와 중성자가 헤일로의 형태로 응축되기 시작했으며 이것이 은하로 형성되었다고 합니다. 초기 은하가 형성되는 과정을 설명하기 위해서는 두 가지 이론이 있습니다. 첫 번째는 대단히 큰 규모의 원시 은하가 약 1억 년 동안 붕괴하였고 그 기간 동안 작은 은하를 수많이 생산해 냈다는 이론이고, 두 번째는 구상 성단과 같은 작은 구조가 형성된 후에 결합하여 큰 은하를 형성한다는 것입니다. 하지만 이는 누구도 정확히 알아내기 어려운 천문학적인 논쟁거리입니다. 마치 닭이 먼저인지 달걀이 먼저인지 따져보는 상황과 유사합니다. 은하는 탄생된 이후 멈춰있지 않고 진화하고 있습니다. 우리가 잘 알고 있는 우주 팽창 이론을 주창한 에드윈 허블박사의 법칙에 의하면 먼 은하는 더 빠른 속도로 우리에게서 멀어지고 있으며, 그 속도는 은하까지의 거리에 비례합니다. 이 말은 지금 이 시점에도 은하는 더 많아지고 있다고 볼 수 있습니다. 아마도 인류는 우리가 속한 은하의 끝지점을 파악하기에도 무리가 있을지 모릅니다.
은하의 종류
은하는 그 형태에 따라 타원은하, 나선은하, 불규칙은하로 구분됩니다. 타원은하는 대략적인 구 형태에서 파쇄 정도에 따라 구분되며 E0~E7로 구분됩니다. 타원은하는 은하 간의 충돌로 생성되는 것으로 알려져 있으며 완벽한 타원 형태는 나타나기 어렵고, 타원은하 중에는 암흑성운을 보이는 경우도 있다고 합니다. 타원은하에는 비교적 오래된 별들이 많이 포함되어 있고 은하 중심에는 중력이 없어서 은하 내의 별들이 제각각 다양한 궤도를 가지고 있다고 하며, 은하 자체의 자전 속도는 낮은 것으로 알려져 있습니다. 다음으로 나선은하는 원반 형태를 가지고 있어 일반은하와 막대형 은하로 나눌 수 있습니다. 두 종류 모두 나선 팔을 가지고 있는데, 회전축을 중심으로 대칭을 이루며 나선팔의 형태에 따라 세부적으로 구분됩니다. 나선은하 중에서 가장 유명하고 대표적인 은하는 안드로메다 은하인데 안드로메다 은하의 모습이 대중들에게 가장 많이 각인되어 있어 보통의 은하를 이야기할 때 나선은하가 많이 언급되고 있기도 합니다. 나선은하의 중심에는 핵이 있으며, 핵의 중심에는 블랙홀이 있고, 은하의 바깥 부분에는 둥근 헤일로가 있습니다. 마지막으로 불규칙 은하는 일정한 형태를 가지고 있지 않지만 회전 속도가 빠르며 평평한 형태를 가지고 있습니다. 대표적인 불규칙 은하로는 대마젤란 은하와 소마젤란 은하가 있습니다. 최근 불규칙 은하에서도 많은 별들이 생성되고 있으며, 헤일로는 다른 은하들과 비슷한 둥근 형태를 가지고 있습니다. 또한 대표적인 은하의 종류 외에도 왜소 은하, 고리은하, 전파은하 등 수없이 많은 종류의 은하 형태가 존재합니다. 최근 관측 장비의 발달로 앞으로도 새로운 종류의 은하들이 계속해서 발견될 것입니다. 지금도 수많은 별들의 생성과 소멸로 진행되고 있는 은하에 대한 연구는 최종적으로 인간의 노력으로 밝혀내기 어려울지 모르지만, 반대로 이와 같은 흥미롭고 신기한 사실들은 없습니다.