우리은하의 특징과 구조

우리 은하의 특징

우리 은하는 우주에서 굉장히 큰 은하이다. 가스가 많은 나선 은하 중에서는 질량이나 항성 숫자로 봤을 때 안드로메다 은하와 우리 은하만큼 큰  은하는 희귀하다. 비교적 가까운 은하들 가운데서는 정상나선은 하인 바람개비 은하가 반지름에서 우리 은하를 능가하지만 총질량은 비슷하다.

우리은하의 총질량은 태양의 1~3조 배이고 대부분은 암흑물질로 가득 차있다. 항상과 가스 등을 포함한 일반물질은 태양의 천억 배이다. 우리 은하에 소속되어 있는 항성의 개수는 오천억~육천억 개 정도로 추정되고 가장 큰 안드로메다 은하는 소속 항성이 1조 개를 넘는다고 한다. 우리 은하의 중심에는 태양질량의 사백만 배 정도의 블랙홀이 있다.

우리 은하의 지름은 10만 광년정도이고 직경은 1만 광년 두께는 1만 5천 광년정도라고 한다. 나선팔 부분 항성이 몰려있는 영역은 1천~2천 광년정도의 크기인 것으로 추정되고 그 외 가스층까지 속한다면 디스크의 두께는 1만 광년이 넘을 것이다.

우리 은하에서 가장 유명한 별은 용골자리 에타, 권총별 등이 있고 절대등급이 -11보다 작은 청색 극대거성이다. 성간 먼지에 의해 가시광선으로 보이지 않는 별들은 위 별 말고도 매우 많을 것으로 추정된다.

우리 은하의 정확한 나이를 알 수는 없지만 현재 관측된 우리 은하 내 가장 나이가 많은 별은 135억 살 정도로 밝혀졌다. 빅뱅 우주론에 따르면 우주의 나이는 137억 7천만 년 정도이니 꽤 나이가 많은 별에 속할 것이다. 

21세기 들어 통설에 따르면 우리은하는 안드로메다 은하, 삼각형자리 은하, 마젤란은하 등과 수십 개의 작은 규모의 은하들로 이루어진 국부 은하군에 속하는 은하 중 하나이다. 20세기 중반까지는 국부 은하군에서는 안드로메다 은하가 최대이고 우리 은하가 두 번째인 것으로 생각되었다 하지만 1990년대부터 2000년대까지 체계적으로 관측하게 되면서 겉보기에는 안드로메다은하가 더 크지만 우리 은하가 안드로메다은하보다 암흑물질을 더 많이 가지고 있어서 질량은 더 크다. 항성의 개수도 더 많이 발견되어 거대은하인 것으로 밝혀졌다. 하지만 2010년대에 와서 안드로메다 은하가 질량이 더 무겁다는 설이 제기되었고 최근에 와서 비슷한 것으로 보인다고 연구결과도 있다.

우리 은하의 구조

원반: 나선팔이 위치한 부분으로 우리 은하의 생성초기에 폭발적 항성 탄생이 끝난 뒤에 남은 가스가 각 운동량에 의하 회전하면서 납잡해져 상대적으로 나중에 탄생한 부분이기 때문에 젊은 별들로 이루어져 있다. 가스와 밀도가 높아 별이 활발하게 탄생하는 구역이다. 우리 은하 대부분의 별이 차지한 곳이며 성운과 산개성단들도 이 지역에 분포하고 있다. 속한 별들은 시계방향으로 공전하고 있고 나이가 많은 별일수록 상대적으로 두껍게 분포하고 있다. 그래서 얇은 원반과 두꺼운 원반으로 나눌 수 있다. 태양은 얇은 원반에 속하여 있고 2억 3천 년 만의 주기로 공전하고 있다. 은하와 태양을 3차원의 세계로 본다면 태양계는 은하의 중력에 의해 은하 중심의 뒤를 나선형으로 돌면서 따라가고 있다. 우리 은하도 한 곳에 고정되어 있는 것이 아니라 거대 인력체 방향으로 움직이고 있기 때문에 태양을 포함한 우리 은하의 모든 별은 태양과 비슷한 속도로 공전하게 된다.

팽대부: 원반의 중심에 볼록 튀어나온 부분으로 항성들이 매우 많이 뭉쳐 있다고 한다. 별자리로는 궁수자리에 위치해 있으며 은하수가 가장 밝고 두껍게 보이는 것을 확인 할 수 있다고 한다. 막대의 폭은 3만 광년 정도가 되고 모양은 시선 방향에서 시계방향으로 30도가량 회전한 형태라고 한다. 우리 은하의 탄생할 때 매우 큰 항성 탄생과 초신성 폭발을 겪은 곳으로 대부분 나이가 많은 별들로 이루어져 있고 금속 함량은 천차만별이며 나선팔 수준으로 높은 별들도 있다고 한다. 중심부에는 우리 은하의 핵인 sgr a가 위치해 있지만 두꺼운 먼지층으로 인해 해당 영역은 가시광선으로 관측이 불가능하다고 한다. 최근 2013년 팽대부의 형태가 막대형태가 아닌 땅콩모양이라는 것이 밝혀졌고 두꺼운 먼저에 막혀 중심부의 모습을 볼 수 없었는데 적외선의 발달로 수만 개의 별들을 관측할 수 있게 되었다.

헤일로: 은하의 원반과는 독립적으로 은하 중심을 공전하는 별들이 이루는 타원체모양의 구조이다. 은하에서 중심부와 원반을 제외하고는 주변에 희미한 후광 같은 것을 볼 수 있는데 사진으로 헤일로는 실제 별들이 내고있는 빛에 의해 생기는 것이라고 한다. 헤일로는 두 가지로 나뉘는데 내부헤일로 외부헤일로로 나뉜다. 내부헤일로는 은하가 처음 탄생될 때 생겨난 별들로 이루어져 나이도 가장 많고 금속 함량은 적은 곳이고 외부헤일로는 작은 은하들이 우리 은하에 합병되어 만들어졌기 때문에 상대적으로 나이가 적다고 한다. 

우리 은하의 특이구조

궁수자리 에이

우리 은하의 중심에 위치한 강력한 전파원으로 태양의 사백만 배의 질량을 가진 블랙홀이다. 2000년대가 되면서 중심핵 가까이에 궁수자리에이와 서로 공전하는 중간 크기의 블랙홀이 하나 더 확인되었다. 이 블랙홀이 과거에 우리 은하가 다른 은하를 포함시킨 증거로 생각하고 있다.

지구에서 가장 가까운 거대한 블랙홀이고 최초로 블랙홀의 사건의 지평선을 직접 관측하려는 시도가 이루어지고 있다. 현재까지 인류가 얻을 수 있는 최대의 분해능을 발휘할 수 있는 전파망원경 간섭계를 활용하며 관측하고있고 2022년 가스구름으로 인한 전파 산란을 제거해서 관측한 결과 원형에 가깝다고 관측되며 자전축이 지구 쪽으로 향하고 있다고 한다.