우리 은하

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관측데이터를 토대로 그린 우리은하 상상도 갤럭시 S의 흔한 배경화면 깨알같은 이제르론 회랑

1 개요

상상만 한것이지, 실제로 이렇게 생겼을지는 의문. 원래 자기냄새는 자기가 못 맡는다잖아?[1]
태양계가 있는 은하로 영어로는 Milky way galaxy우유길은하, The Milky way[2][3], The Galaxy[4] 등의 표현을 쓴다. '우리'가 이름(고유명사)인 줄 아는 사람도 있지만 우리 은하는 영어로 Our Galaxy, 말 그대로 우리의 은하다.다른 은하는 남의 은하 우리가 살고 있는 지구를 비롯한 태양계가 바로 이 은하에 속해 있기 때문에 그냥 '우리 은하'라고 부르게 된 것.[5]

최근에는 이름에 띄어쓰기를 하지 않고 "우리은하"라고 표기하는 곳이 늘고 있다.

2 소개

2.1 우리 은하의 규모

우리 은하의 지름은 약 10만 광년 정도이고 중심핵의 직경은 약 1만 광년, 두께는 1만 5천 광년 정도. 나선팔 부분의 두께는 1천~2천 광년 정도의 크기를 지니는 것으로 추산된다.[6] 이 추산에 따르면 태양계는 은하 중심에서 2만 6천광년 떨어진, 오리온자리 팔에 있다. 태양계가 은하의 구석진 변두리라는 인식이 있지만 이정도 거리는 변두리는 아니고 중간 지점 쯤 된다. 이는 관측적 사실로도 알 수 있는데 은하수는 하늘에서 거의 1년내내 볼 수 있다. 정말로 태양계가 은하의 변두리에 있었다면 1년중 절반정도는 은하수가 거의 보이지 않을것이다. 또한 은하수는 천구를 거의 정확하게 절반으로 나누며 지나가는데 이는 우리 태양계가 은하의 공전면에 아주 가까움을 알려준다.

한편 우리 은하의 정확한 나이는 알 수 없지만 현재 관측된 우리 은하 내 가장 늙은 별의 나이가 132억년이다. 또한 구상성단에서 136억살 먹은 별)[7]이 관측되기도 했으니 빅뱅 우주론에 의하면 우주의 나이가 대략 137억 9800만년이므로[8] 저 별이 처음부터 우리 은하 내부에서 생성된 것이라면 상당히 나이가 많은 은하인 것으로 추정 중.
현재는 우리 은하의 나이도 132억~133억년 사이로 매우 멀리서 발견되는 가장 먼 은하들처럼 초창기 때부터 성장해온 은하라는 것이 밝혀지고 있다.

21세기 들어 정립된 통설에 따르면 우리 은하는 안드로메다 은하, 마젤란 은하 등과 함께 국부 은하군(Local group)에 속한다. 본래 20세기 중반까지 관측 혹은 예측된 자료에 따르면 국부 은하군에서는 안드로메다 은하가 최대, 우리 은하가 둘째인 이른바 국부 은하군의 콩라인 정도로 생각되었지만, 1990년대부터 2000년까지 우리 은하를 체계적으로 관측하면서 새로운 사실들이 알려져 천문학계를 여러 번 뒤집을 만큼 극적인 변화를 가져다 주었다. 겉보기 크기는 안드로메다 은하가 크지만, 우리 은하가 안드로메다 은하보다 암흑 물질을 더 갖고 있어서 질량은 더 크다는 것. 일례로 기존에는 우리 은하에 태양과 같은 항성이 약 4000억개 정도 있는 것으로 추정되었지만 이후 정밀 관측을 통해 우리 은하의 크기가 안드로메다와 동등 혹은 그 이상 수준의 거대 은하인 것으로 드러나게 되면서 항성의 수와 은하 질량 또한 기존값에서 약 50% 정도 상향되어 추산된다.안드로메다의 네티즌들이 이 문서를 싫어합니다

2.2 형태

과거에는 안드로메다 은하와 모습이 완전히 닮은 정상나선은하로 간주하여, 우리 은하는 중심의 은하핵과 4개의 나선팔을 가진 형태로 그려지는 경우가 많았다.

그런데 1990년대부터 천문학자들이 우리 은하에 막대구조가 있는 듯하다는 의견을 내놓았다. 그리고 2005년 스피처 망원경으로 관측해, 우리 은하 중심부의 막대구조를 공식 확인했다. 그리고 우리 은하의 팔도 막대구조 끝에서 뻗어나온 2개의 나선팔이 있고, 여기서 가지치기한 2개의 나선팔이 더 있는 전형적인 막대나선은하(허블 분류에 따르면 SBbc형)[9] 형태임이 드러났다. 덕분에 2005년 뒤에는 우리 은하를 그릴 때 아래와 비슷하게 그린다.


주요 나선팔은 직각자자리 팔, 방패-남십자자리 팔, 궁수자리 팔, 오리온자리 팔, 페르세우스자리 팔, 백조자리 팔이 있고 그 가운데서도 2개의 주요 나선팔은 방패-센타우루스자리 팔과 페르세우스자리 팔이다.[10]

2009년에는 우리 은하의 질량이 그 사이 알던 값보다 80% 가량 더 무겁다는 관측결과가 나왔다. 별과 같이 빛나는 물질이 적지만 암흑물질은 상대적으로 많다는 것이 드러나서다. 그 결과 우리 은하의 질량은 태양의 3조 배로 안드로메다 은하보다도 더 무거운 은하일 가능성이 나왔다.
2015년 이후에는 4조 5천억배~5억배의 질량을 가진 결과값이 나오기도 한다. 그만큼 우리 은하는 무거운 은하이다.
현재는 일반적인 빛을 통해 보이는 물질의 양만 고려하면 태양의 5800억배, 빛에 가려져 잘 보이지 않는 암흑 물질까지 고려하면 1.5~5조배까지 나오기도 한다. 후자 결과값이 맞다면 안드로메다 은하(태양질량의 2.5조배)보다 2배나 더 무거운 은하가 될 수도 있게 된다.

2016년 새로운 연구 결과에 따르면 우리 은하의 질량은 태양의 7,000억 배로 예전에 관측된 값들에 비해서 상대적으로 작은 값이 산출되었다.뉴스 기사

2013년 발표에 따르면 별 수백만 개의 분포를 통해서 우리 은하의 팽대부는 일반적인 막대(타원체) 모양보다는 땅콩모양에 더 가깝다는 것이 밝혀졌다.뉴스 기사

2.3 구조

milkystruc.jpg
우리 은하의 구조는 크게 세 가지 부위로 나누어진다.

2.3.1 원반

천문학자들의 원수 [11]
나선팔이 위치한 부분. 가스와 먼지의 밀도가 높아 현재까지도 별이 탄생하는 구역이다. 우리 은하의 대부분의 별이 위치한 곳이며, 성운과 산개성단들도 모두 이 지역에 분포한다. 여기에 속한 별들은 은하 중심을 원에 가까운 궤도로 질서 있게 시계방향으로 공전하고 있는데, 이들 중 나이가 많은 별일수록 수직 방향의 운동속도가 커서 상대적으로 두껍게 분포하는 경향이 있다. 이 때문에 원반을 '얇은 원반(Thin Disk)'와 '두꺼운 원반(Thick Disk)'의 세부 분류로 나눌 수 있다. 태양은 얇은 원반에 소속되어 있으며 우리 은하 중심을 약 2억 3000만 년의 주기로 공전하고 있다. 수직 방향으로도 6000만 년의 주기로 진동하고 있다. 3000만 년에 한 번씩 은하 원반을 통과한다는 것. 현재는 은하 원반 북쪽으로 약 100광년 정도 높이로 떠오른 상태다.

2.3.2 벌지

은하의 핵이 위치한 부분으로 은하 팽대부라고도 한다. 원반의 중심부에 볼록 튀어나온 부분으로 항성들이 매우 빽빽하게 뭉쳐 있다. 중심부에는 우리 은하의 핵인 Sgr A*가 위치하고 있다. 우리 은하의 탄생 초기에 엄청난 항성 탄생과 초신성 폭발을 겪은 곳으로 대부분이 늙은 별들로 이루어져 있지만 금속 함량은 천차만별로 나선팔 수준으로 높은 별들도 있다. 우리 은하의 벌지는 막대나 땅콩 형태의 '가짜벌지(Pseudobulge)'인 것으로 추정되지만 타원형의 'Classical Bulge' 또한 가지고 있다는 주장이 있다.

2.3.3 헤일로

이거
은하의 원반과는 독립적으로 은하 중심을 공전하는 별들이 이루는 타원체 형태의 구조. 은하에서 중심부와 원반을 제외하고 보면 주변에 희미한 후광 같은 것을 볼 수 있는데, 보통 사진에서 후광은 중심 광원의 빛이 반사, 회절되어 발생하는 반면, 은하 사진에서 보이는 헤일로는 실제 별들이 내는 빛에 의해 생기는 것이다. 헤일로의 밝기는 대부분 매우 희미하지만 거대 타원 은하나 솜브레로 은하(M104)와 같이 헤일로가 크고 밝아서 벌지와 구분이 되지 않는 예도 존재한다. 우리 은하의 헤일로는 두 가지로 나누어지는데, 안쪽의 '내부 헤일로(Inner Halo)'는 우리 은하가 처음 탄생될 때 생겨난 별들이 그대로 있는 구역으로 나이도 가장 많고 금속 함량도 가장 적은 곳이며, 바깥쪽의 '외부 헤일로(Outer Halo)'는 내부 헤일로가 만들어진 뒤 왜소 은하들이 우리 은하에 합병되며 만들어졌기 때문에 상대적으로 나이가 적다. 대부분의 구상성단들이 위치한 곳이기도 하다.
우리 은하를 포함한 대부분의 은하의 헤일로는 그 밝기가 보잘것없기 때문에 별로 중요하지 않아 보이지만 사실 우리 은하의 헤일로는 원반과 벌지에 존재하는 별과 가스들을 합친 것보다도 훨씬 무거운 질량을 가지고 있다. 우리 은하 질량의 대부분을 차지하는 암흑 물질이 주로 분포해 있는 구역이기 때문.

2.3.4 특이 구조

  • 궁수자리 A*

우리 은하의 중심에 위치한 강력한 전파원으로 그 정체는 태양의 400만 배의 질량을 가진 거대 블랙홀이다. 워낙 질량이 커서 주변에 있는 별들이 미친듯이 빠른 속도로 공전을 하고 있다. 현재는 성장이 거의 한계에 다다랐는지 질량에 비해서 거의 활동을 하지 않는 상태이다. 또 2000년대에 접어들면서 중심핵 가까이에서 궁수자리 A*와 서로 공전하는 중간 크기의 블랙홀을 하나 더 확인했다. 천문학계에서는 이를 과거에 우리 은하가 다른 작은 은하를 잡아먹은 증거로 생각한다.

  • 위성 은하들의 잔해

우리 은하는 지금도 주변의 작은 은하들을 다수 처묵처묵하고 있는데, 그 예로 궁수자리의 왜소은하는 이미 우리 은하의 조석력에 의해 길게 잡아늘려져 붕괴하고 있다. 현재 우리 은하의 위성은하인지 나그네 은하인지 논란이 있는 마젤란 은하도 우리 은하의 중력에 천천히 붕괴중이고, 앞으로 별들을 뺏기며, 끝내 정ㅋ벅ㅋ당할 가능성이 높다라 예상한다. 이러한 은하 포식의 증거물들은 현재도 우리 은하 주변에 고리 형태의 구조로 여러 개 분포해 있다.
여담으로 이렇게 여러 작은 은하들을 흡수하면서 힘을 기른 우리 은하는 30억년 뒤에 안드로메다와 충돌하여 밀코메다라는 더 큰 은하로 재탄생한다고 한다. 임진록 [12]
자세한 사항은 밀코메다 문서 참고.
  • 페르미 거품


최근의 연구에 의하면 우리은하의 디스크면의 위아래에는 페르미 거품이라는 구조가 존재하는 것으로 관측되었다. 자세한 사항은 구글에 페르미 감마선 우주 망원경을 검색해보자.

3 대중매체의 모습

픽션에서는 자주 박살나는 불쌍한 은하이기도 하다.

사실 게임 및 영화 등의 대중매체에서 외부 우주, 그러니까 성간(Interstellar)문명을 넘어 은하 간(Intergalactic) 문명 정도로 스케일을 확장하는 때는 몹시 드물다. 대부분은 은하계 안에서 놀거나(워해머의 인류제국이나 스타워즈 세계의 공화국·제국들, SF의 거장 아이작 아시모프의 파운데이션 시리즈에서도 우리은하 안에서만 논다), 그조차 버거워 리즈시절에 한 구석을 차지하는 것으로 만족하거나(스타크래프트의 프로토스나 알파분면에서 활동하는 스타 트렉의 행성연방 등), 아주 극초기의 우주개발 단계를 다루는 정도.(마크로스 프론티어나 건담 시리즈 등) 만화적으로 스케일을 키운다면 겁스나 DC 코믹스(여기야 초우주급으로 노는 초거대 스케일이지만...)마냥 평행세계 이론 등도 빌린다.

이유야 당연히 우리 은하도 충분히 크니까(...). 5천억개의 별이 있는데 천개당 하나로 픽션의 배경이 될 만한 행성이 존재하는 항성계라고 하면 억단위의 계(system)가 나오며, 백만분의 일이라고 해도 수십만개의 계가 우리 은하에 존재한다. 딱히 스케일을 키울 필요가(...). 또한 은하계 밖으로 무대를 넓히면 배경으로 잡을만한 대중적인 인지도가 있는 상위 단위가 전무한 실정이다. Local group(국부 은하단)이나 Virgo cluster가 있지만 애초에 이정도까지 진출할 수 있는 문명이면 사실상 우주 전체가 무대인데 그렇다면 등장 가능한 배경의 갯수는 천억 x 천억을 넘어가는 사실상 제약이 의미없는 수준이 되어버린다. 배경이 우리 은하로 한정된 픽션에서는 외은하로 진출하지 않는(혹은 못하는) 이유에 대해 초광속 항해에 거리에 따른 제약을 두어서 '은하 내부의 이동은 가능하나 은하 밖으로 가는 것은 무리'라는 식으로 설명하고 넘어가거나, 혹은 우리 은하가 아직은 너무나도 크기 때문인지 아예 언급이 없는 경우도 있다.

우리은하 이상을 픽션에서 다루는 경우도 있다. 헤일로 시리즈에선 은하 외부 배경도 있고, 7개의 훌라후프로 은하 전체에 펄스 타격도 했고, 플러드는 외은하에서 온 괴물들이다. 전세계적으로 유명하고 인지도 높은 바빌론 5는 기본 배경에 외부 은하의 암시가 있고 그보다 더 유명한 안드로메다 시리즈와 스타게이트는 기본이 국부 은하군을 넘나들며, 닥터후는 원론적으로 우주 전체가 배경이다. 제일 스케일이 커졌던 시즌 4때는 우리 우주를 포함한 평행우주 전체, 즉 현실 그 자체가 달렉이 만든 현실폭탄에 의해 터질 뻔하기도 했다. 무엇보다 하드 SF 소설로 넘어가면 은하 단위를 넘어서 우주 전체를 무대로 이끌어나가는 작품의 수효가 손과 발을 죄다 동원해도 못 꼽을 만큼 많다. 퓨쳐라마, 은하수를 여행하는 히치하이커를 위한 안내서 같은 경우 코미디이긴 하지만 우주 전체와 평행우주, 시간여행까지도 다룬다. 워해머 40K에서는 인류제국의 영토가 우리 은하 전체로 나오는데, 그 바깥의 은하들은 어떻게 되었는지에 대해 구체적인 언급이 없다. 다만 타이라니드는 우리 은하 밖에서 왔고, 이미 수많은 은하의 생명체들을 먹어치웠을거라고 추측된다.
  1. ↑ 상상도와 같은 형태로 사진을 찍으려면 우리 은하 바깥으로 나가야 되는데, 아직 우리 은하 바깥으로 나간 우주선이 없다.
  2. ↑ Milky way인 이유는 지구에서는 은하계의 단면만 보이는데 그 단면에 별이 마치 우유를 하늘에 흩뿌린 것 같아서 밀키웨이라고 한다.
  3. ↑ 은하수를 뜻하기도 한다.
  4. ↑ The를 빼고 Galaxy의 G를 소문자로 바꾸면 그냥 '은하'라는 뜻이 된다.
  5. ↑ 더 쉽게 설명하자면 우리 집, 우리 나라 할 때랑 똑같다는 얘기다.
  6. ↑ 다만 2000년대 들어 한 우리 은하의 관측자료를 참고하면 기존에 알던 규모보다 더 클 수도 있다는 의견이 있다. 일례로 비록 학계의 주류 의견은 아니라하나 모노케로스 링이 우리 은하에 포함된다는 견해에 의하면 15만 광년으로 추정된다.
  7. ↑ 구상성단의 별의 나이는 136억살이라 나온 별들은 부정확한 면이 많다. 최근 연구 결과값으로는 128억~132억년 사이로 관측되며 얼마든지 변경될 수 있다. 우주 탄생 후 4억년 뒤에 최초의 별이 탄생했으므로 가장 나이많은 별의 나이는 134억살이 되어야 하므로..
  8. ↑ 다만 최근에 우주의 팽창 속도가 기존에 알려진 것보다 빠르다는 연구 결과가 발표된 적 있다.
  9. ↑ 또는 빗장나선은하. 이런 은하는 중력이 나선은하보다 불안정해서 막대 모양이 나온다. 블랙홀이 2개라서일까?
  10. ↑ 태양계 는 오리온자리 팔 에 위치 한다고 한다.
  11. ↑ 원반에 존재하는 먼지는 천체 관측을 어렵게 만드는 성간 소광의 주범이다. 특히 외부 은하를 연구하는 경우 우리 은하의 원반 방향으로는 아무 것도 볼 수 없다.
  12. ↑ 과거에는 주로 안드로메다 은하에게 잡아 먹힌다며 슬퍼하다가 최근 우리 은하가 안드로메다 은하와 비슷하거나 어쩌면 더 클 수도 있다는 말이 나오면서 잡아먹을 수 있다고 하는 우스개소리도 있다.