우리 은하 (Milky Way Galaxy)에 대하여.

지구가 포함되어 있는 태양계가 속한 은하계의 이름은 영어로 The Milky Way Galaxy 또는 Home Galaxy라고 부른다. 반면 한국어로는 그냥 "우리 은하"라고 부른다. 여기서 "우리"는 한국인들이 많이 사용하는 표현인 우리 집, 우리나라와 같은 용법으로 이해하면 된다. 

 

1. 우리 은하는 어떤곳일까?

 

우주에서도 꽤 큰 은하에 속하고, 질량이나 스스로 빛나는 항성의 수로 보았을 때는 안드로메다 은하와 우리 은하는 희귀할 만큼 큰 편에 속한다고 한다. 우리 은하의 질량은 태양의 약 1~3조 배 정도되고, 대부분을 차지하는 암흑물질을 제외하면 태양의 1000억 배 정도 된다. 형태는 막대나선은하로 추정되고, 지름은 약 10만 광년 정도, 항성의 개수는 5,000억~6,000억 개 정도로 추측하며 두께는 1만 5천 광년이 넘는다고 한다. 우리 은하는 중심 팽대부, 원반, 후광을 포함한 여러 부분으로 구성되어 있다. 중심 팽대부는 막대 모양의 구조를 형성하는 별과 가스의 밀집된 영역이다. 원반은 은하계의 별, 가스, 먼지의 대부분을 포함하는 평평한 구조이며, 새로운 별들이 태어나는 곳이다. 헤일로는 원반을 둘러싸고 있는 구형 구조이며, 주로 오래된 별들과 구상성단을 포함하고 있다. 태양계가 위치해 있는 곳은 우리 은하의 중간 지점쯤이다. 흔히 변두리에 있다는 표현을 사용하고 있지만, 정말로 변두리에 위치하고 있다면 지금처럼 1년 내내 은하수를 볼 수는 없을 것이다. 좀 더 구체적으로는 중심에서 2만 6천 광년 떨어진 곳에 위치하고 있으며, 약 2억 3000만 년 주기로 은하를 공전하고 있다. The milky way, 즉 우리 은하의 나이는 정확히 알 수 없다. 다만 관측에 의하면 은하 내 가장 늙은 별의 나이가 135억 살 가량되는 것으로 알려져 있다. 

 

2. 은하 관측

 

은하수의 구조, 구성, 진화에 대한 우리의 이해에 있어 우리 은하수의 관측은 매우 중요하다. 천문학자들은 지상 망원경부터 우주 관측소에 이르기까지 다양한 도구와 기술을 사용하여 은하를 연구한다. 가장 중요한 도구 중 하나는 은하에 있는 별들의 위치와 움직임을 지도화하는 별 조사의 사용이다. 현재까지 가장 포괄적이고 정확한 조사는 2013년 유럽우주국이 발사한 가이아 미션이다. 가이아는 은하의 구조와 역학에 대한 3차원 지도를 제공하면서, 우리 은하에 있는 10억 개 이상의 별들의 위치, 움직임, 그리고 밝기를 측정해 왔다. 또 다른 중요한 기술은 은하의 자전 곡선을 측정하는 것이다. 회전 곡선은 은하 중심으로부터의 거리 함수로서 은하의 자전 속도를 나타낸 그래프이다. 천문학자들은 자전 곡선을 측정함으로써 은하의 질량 분포와 존재하는 암흑 물질의 양을 추론할 수 있다. 이 기법은 은하 원반과 후광의 범위를 파악하고 우리 은하의 총질량을 추정하는 데 사용되어 왔다. 성간 가스와 먼지에 대한 연구와 같은 다른 기술들 또한 우리 은하의 구조와 진화에 대한 귀중한 통찰력을 제공했다. 전파망원경은 우리 은하의 성간매질 대부분을 구성하는 중성수소가스의 방출을 관측하고 은하의 나선구조를 추적할 수 있다. 적외선 망원경은 별이 형성되는 지역의 따뜻한 먼지에서 방출되는 것을 관찰하고 별이 형성되는 과정과 피드백을 연구할 수 있게 해 주었다.

 

3. 암흑물질(Dark Matter)은 무엇인가?

 

최근 들어 천문학을 연구하는 학자들 사이에서 가장 관심의 대상이 되는 것은 암흑물질이다. 암흑 물질은 우주에 있는 물질의 약 85%를 차지한다고 생각되는 신비한 물질이다. 망원경으로는 보이지 않으며 직접 관측할 수는 없지만, 항성이나 은하와 같은 가시적인 물질에 미치는 중력 효과를 통해 그 존재를 추측할 수 있다. 우주에서 그것의 편재성과 중요성에도 불구하고, 이것의 정확한 본질은 여전히 미스터리로 남아 있다. 과학자들은 이를 설명하기 위해 일반 물질과 약하게 상호 작용하는 이국적인 입자에서부터 우주론적 규모의 중력 법칙의 수정에 이르기까지 다양한 이론을 제안했다. 암흑 물질에 대한 증거는 은하와 은하단의 움직임, 우주의 대규모 구조, 우주 마이크로파 배경 복사를 포함한 광범위한 관측에서 나온다. 이러한 관측은 암흑 물질이 우주 전체에 거미줄 같은 패턴으로 분포되어 은하와 다른 구조물이 형성될 수 있는 발판을 형성한다는 것을 시사한다. 암흑 물질에 대한 가장 설득력 있는 증거 중 하나는 은하나 은하단과 같은 거대한 물체의 중력이 더 먼 물체의 빛을 휘게 하고 왜곡시킬 때 발생하는 중력 렌즈의 관찰이다. 이것에 대한 연구는 천문학과 입자 물리학 연구의 주요 초점이다. 대형 강입자 충돌기와 같은 입자 탐지기는 암흑 물질일 수 있는 새로운 입자의 징후를 찾고 있다. 천문학자들은 또한 은하와 은하단의 암흑 물질의 분포와 특성을 연구하기 위해 망원경을 사용하고 있다.