은하수
[ Milky Way ]
지구에서 맨눈으로 볼 수 있는 우리은하의 모습으로서 천구를 가로지르는 띠 모양이다(그림 1 참조). 밝은 띠 중간에 검은 줄무늬가 포함되어 있는 것처럼 보인다. 밤하늘에 보이는 은하수의 이런 모습은 태양계를 포함하는 우리은하가 납작한 원반 모습이며, 태양이 원반에 있다는 것을 나타낸다. 전체적으로 보면 은하수는 황도에서 약 60 ° 정도 기울어져 있다. 우리나라에서 보면 겨울철보다 여름철 하늘에서 밝고 두껍게 보인다. 궁수자리 방향에서 가장 눈에 띄게 보이기 때문에 은하수를 보기에는 남반구가 더 적합하다.
은하수가 별로 이루어져 있는 것이라는 사실을 처음 알게 된 사람은 갈릴레오(Galileo Galilei)이다. 은하수는 어두워서 눈으로는 낱개로 보이지 않는 별들이 빽빽하게 밀집되어 있어 구름처럼 희뿌옇게 보이는 별무리라고 확인하고 1610년에 출간된 시데레우스눈치우스(Sidereus Nuncius)로 세상에 알렸다(그림 2 참조).
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그림 1. 은하수의 모습. 360도 파노라마로 합성하였다. 가운데 중심부는 궁수자리 방향이다. (출처: )
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그림 2. 갈릴레오가 1610년 발표한 시데레우스눈치우스 가운데 플레이아데스 성단의 모습을 설명한 페이지. 당시 눈으로 볼 수 없던 별들이 망원경으로 볼 수 있다는 것을 설명하면서 은하수 역시 별들의 집단이라고 설명하였다. ()
목차
은하수가 지나는 별자리
천구에서 보면 북쪽으로는 카시오페이아자리에서 남쪽으로 남십자자리의 범위를 감싸고 있다. 궁수자리에서 시작하면 서쪽으로 전갈자리, 제단자리, 직각자자리, 남쪽삼각형자리, 컴퍼스자리, 센타우루스자리, 파리자리, 남십자자리, 용골자리, 돛자리, 고물자리, 큰개자리, 외뿔소자리, 오리온자리, 쌍둥이자리, 황소자리, 마차부자리, 페르세우스자리, 안드로메다자리, 카시오페이아자리, 세페우스자리, 도마뱀자리, 백조자리, 여우자리, 화살자리, 독수리자리, 뱀주인자리, 방패자리를 지난다.
은하수가 천구의 북반구와 남반구 별자리를 골고루 가로지른다는 것은 태양이 은하면에 가까이 있으면서 우리은하의 중심에서 가장자리의 중간쯤에 위치한다는 사실을 의미한다.
문화권별 명칭
우리나라에서는 은빛 강처럼 보인다고 해서 은하수라고 불렀다. 제주도에서는 용이 승천해서 사는 시내라는 뜻을 가진 미리내로 불렀다. 견우와 직녀가 오작교를 놓아 은하수 위에 다리를 놓아 1년에 한번 칠월칠석에 만날 수 있었다는 이야기가 널리 알려져 있기도 한다. 중국에서는 한수가 하늘에 투영된 것이라고 하여 천하, 천강, 천황 등으로 불렀고 일본에서는 '하늘의 강'이라는 명칭으로 불렀다. 서양의 그리스 신화에서는 제우스가 헤라클래스에게 젖을 물리기 위해 헤라가 잠들었을 때 몰래 젖을 물렸는데 놀란 헤라가 헤라클래스를 밀쳤고 이 때 뿜어져 나온 젖이라고 생각해 '밀키웨이(Milky Way)'라는 이름으로 불렀다. 스웨덴에서는 은하수를 보고 언제 겨울이 올지 판단했기 때문에 은하수를 '겨울 길'이라고 부르고, 이베리아반도 언어에서는 은하수를 '성야고보의 길'이라고 부른다. 산스크리트어 문화권에서는 '하늘의 갠지스강'이라고 부르며, 중앙아시아에서와 아프리카에서는 은하수의 이름이 '짚'과 관련된다고 한다. 우랄어에서는 은하수를 '새의 길'이라고 부르는데, 하늘을 줄지어 날아가는 새들이 은하수를 따라가는 것처럼 보였기 때문이라도 한다.
은하수 정체에 대한 설명 역사
그리스의 철학자 아낙사고라스(Anaxagoras)와 데모크리토스(Democritus)가 은하수는 희미한 별들의 집합체라고 처음 제안한 것으로 알려져 있다. 한편 아리스토텔레스(Aristotle)는 은하수가 별들이 지구 대기의 윗부분에서 폭발한 흔적이라고 믿었다. 올림피오도루스(Olympiodorus the Younger)는 아리스토텔레스의 주장이 사실이라면 은하수가 매번 다른 모습으로 보여야 하며 시차가 있어야 한다고 주장했다. 아라비아의 알하젠(Hasan Ibn al-Haytham )은 은하수의 시차가 없음을 근거로 하여 은하수가 대기권에 속한 것이 아니고 아주 멀리 있는 존재라고 반박하였다. 페르시아의 천문학자 알비루니(Abū Rayḥān Muḥammad ibn Aḥmad Al-Bīrūnī)는 은하수가 셀 수 없이 많은 성운상 별들이라는 주장을 다시 하게 되었고, 안달루시아의 아벰파세(Avempace)는 은하수가 별들이지만 지구의 대기 때문에 뿌옇게 연속적인 형체로 보인다고 주장했다.
1610년 갈릴레오는 망원경을 이용한 관측으로 은하수가 희미한 별들이 무수히 모여 있는 존재라는 것을 증명했다. 그는 은하수의 어느 부분을 보든지 간에 크기가 다양한 희미한 별들로 구성되어 있는 사실을 알게 되었다. 당시 성운이라고 불리던 오리온성운과 플레이아데스성운 역시 작은 별들이 가깝게 몰려 있는 무리라는 사실을 밝혀내었다. 1755년 칸트(Immanuel Kant)는 은하수가 중력에 의해 묶여 있는 엄청난 수의 별들이며, 이 별들은 회전하고 있어야 한다고 주장했다. 은하수의 모습을 이해하려는 시도를 처음 한 사람은 허셸(William Herschel)이었다. 1785년 그는 별들의 갯수를 세어서 은하수의 모습을 이해하려고 하였고 은하수의 중심에 태양이 위치한다고 결론지었다(그림 3 참조). 그후 로스경(William Parsons, 3rd Earl of Rosse)이 1845년에 칸트의 주장을 지지하는 관측 결과를 발표하였다. 1904년에는 캅테인(Jacobus Kapteyn)이 우리은하가 칸트의 주장처럼 회전하고 있다는 첫 번째 증거를 제시하게 된다. 1920년 샤플리(Harlow Shapley)는 구상성단의 공간 분포를 근거하여 은하수가 당시 생각하던 것보다 훨씬 크며, 태양이 중심이 아니라고 주장하였다(그림 4 참조). 은하수의 중심(당시로서는 우주의 중심)이 태양이 아니라는 것은 사실이었지만 성간소광을 고려하지 않았던 그는 은하수의 크기를 과대 평가하는 오류를 범하였다.
현재 유럽연합우주국(European Space Agency, ESA)의 가이아위성(Gaia)이 우리은하를 측량하기 위해 수십억개의 별들까지 거리를 측량하고 있는데 수년 안에 결과를 발표할 예정이다.
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그림 3. 1785년 허셸이 발표한 은하수의 모습. (출처: )
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그림 4. 샤플리의 구상성단의 분포. 이를 근거로 태양이 은하수의 중심이 아님을 증명하였다. (출처: )
우리은하
우리은하의 크기는 지름 15만에서 20만 광년 정도이며, 질량은 태양의 약 1조배이다. 우리은하의 형태는 막대나선은하(SBbc)로 분류된다. 우리은하의 나이는 약 132억년에서 우주의 나이에 가까운 137억년 정도로 추정된다. 우리은하는 크게 보면 원반과 헤일로 성분으로 이루어져 있다. 원반에는 나선팔과 막대 등이 젊고 푸른 별, 가스, 먼지 등으로 구성되어 있다. 중앙 팽대부의 중심에는 매우 무거운 초대질량블랙홀(supermassive black hole) 이 자리잡고 있다.
한편 태양은 약 46억년 전쯤에 탄생해 은하 중심에서 약 26,500 광년 떨어진 원반에 위치하고 있다(그림 5 참조). 오리온팔과 나선 팔 공간 사이를 주기적으로 왕복하고 있다. 태양이 우리은하를 한번 공전하는 데 약 2억 2600만년이 걸린다. 우리은하의 기준면에서는 약 60에서 70 광년 정도 위에 위치하고 있다. 한번 공전할 때마다 평균 2.7회 정도 주기적으로 은하 원반 내에서 상하운동을 하고 있다.
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그림 5. 우리은하의 나선팔 분포와 태양의 위치. 우리은하 중심에 막대가 존재하고 있다. ()