우리은하의 모습 어떻게 알아냈나[김정욱의 별별이야기](38)

10만광년 크기 우리은하···인류의 관측 카메라는 겨우 태양계 벗어난 정도
다양한 은하의 모습···수 많은 외부은하 관측 통해 우리은하 모습 답 얻어

[서울경제]

마지막 남은 블루오션 우주. 미국과 러시아, 중국, 인도 등은 일찌감치 우주의 가치에 눈을 뜨고 그 공간을 개척하고 있습니다. 우리나라도 이제 본격적으로 우주개발에 뛰어들고 있죠. 미지의 우주, 그 광활하고 거대한 세계에 대한 이야기를 어린이부터 성인까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 재미있게 풀어내려 합니다.

우리은하의 모습. 사진제공=미국 항공우주국(NASA·나사)

밤하늘을 아름답게 수놓는 은하수는 우리은하의 한 부분입니다. 은하는 태양과 같은 항성(별), 가스, 먼지, 암흑물질 등이 중력에 의해 무리 지어 있는 거대한 천체 집단을 말합니다.

태양계와 지구가 속해 있는 우리은하의 크기는 지름이 10만광년이고, 이 안에는 2000억~4000억개의 별이 있죠.

우리은하의 모양은 나선형의 원반 형태입니다. 그런데 지금까지 인류는 우리은하의 모습을 제대로 촬영한 적이 없습니다. 우리은하의 모습을 촬영하기 위해서는 카메라가 달린 탐사선이 우리은하에서 수백광년은 떨어진 곳으로 가야 합니다. 그 동안 인류가 만든 탐사선 중 가장 멀리 가 있는 게 46년전 지구를 떠난 보이저 1호인데 이제 겨우 태양계를 벗어난 정도입니다.

인류의 탐사선들은 아직 우리은하 밖을 나가본 적 없기 때문에 지금 우리가 보는 우리은하의 모습, 즉 위의 사진은 정확히 상상도(추측도)입니다. 실제 촬영한 모습이 아니지요.

인류는 우리은하의 모습을 본적이 없음에도 천문학계에서는 우리은하의 모습이 위의 사진과 같다는 것에는 이견이 없습니다. 그렇다면 과학자들은 우리은하의 모양이 나선형이라는 것을 어떻게 알아냈을까요?

이에 대한 답은 우리은하 밖에 있는 은하, 즉 외부은하에서 찾을 수 있습니다. 과학자들은 우리은하의 모습은 보지 못했지만 이웃 은하인 안드로메다를 비롯해 많은 외부은하를 관측했습니다.

우주에는 우리은하와 같은 은하가 무수히 존재합니다. 관측 가능한 우주에는 최소 2조개 이상의 은하가 있습니다.

과학자들이 많은 외부은하를 관측한 결과 은하는 그 구조에 따라 생김새가 다르다는 것을 알아냈는데요, 은하는 타원형과 나선형, 불규칙형 등 크게 세 가지로 분류됩니다.

공 모양으로 구에 가까운 타원형 은하는 가스 등 성간물질이 많지 않아 새로운 별이 태어나는 일이 별로 없습니다. 이 때문에 타원은하는 주로 늙은 별들로만 구성돼 있고, 별이 많지 않습니다.

반면 나선형 은하는 별의 탄생이 활발합니다. 또 불규칙형 은하는 나선은하, 타원은하와 달리 일정한 모양을 갖추고 있지 않습니다.

강원도 태백시 함백산에서 본 은하수. 사진제공=태백시

지구에서 밤하늘에 반짝이는 별들은 대부분 우리은하에 있는 별들입니다. 도심을 조금만 벗어나면 수많은 별들을 볼 수 있죠. 우리은하에서는 많은 별들이 탄생합니다. 갓 태어난 별들은 청색을 띠는데 우리은하에서는 청색 별들이 많이 발견됩니다.

만약 우리은하의 모양이 타원형이거나 불규칙형이라면 밤하늘에서는 지금처럼 많은 별들이 반짝이지 않고, 청색 별들도 발견하기 힘들 것입니다. 또 우유를 뿌려놓은 듯한 은하수의 모습도 볼 수 없을 겁니다.

이런 우리은하 내부의 모습과 특징이 나선형이라는 증거들입니다. 과학자들은 이처럼 우리은하의 모습을 알 수 있는 증거들을 많은 외부은하 관측과 우리은하 내부를 들여다보면서 알아냈습니다.

현재 인류가 알아낸 우리은하의 형태는 큰 숲을 멀리서 본 것과 같은 대략적인 모습입니다. 이에 천문학계에서는 우리은하의 정밀지도를 작성하기 위해 노력하고 있습니다. 지금까지는 숲을 봤다면 이제는 그 숲속에 있는 나무들의 위치와 크기, 특성 등을 정확히 알아내려고 하는거죠.

지금 제작중인 우리은하의 지도가 제대로 완성되면 좀 더 멋있는 우리은하의 사진을 볼 수 있을 것으로 기대됩니다.

김정욱 기자 mykj@sedaily.com