은하의 분류
본문천체 망원경으로 찍은 사진에는 별만큼이나 많은 은하가 보인다. 어떤 은하는 소용돌이 모양의 팔을 가졌고, 어떤 은하는 매끈한 달걀 모양이며, 어떤 은하는 일정한 모양이 없다. 우리은하도 수천억 개의 별이 모인 이런 은하 가운데 하나이다. 은하의 모양은 무엇을 알려 줄까?
3.4.1허블의 은하 분류
1920년대 허블은 우리은하 밖에 수많은 은하가 있다는 것을 밝히고, 은하를 겉모습에 따라 분류했다. 타원 은하는 나선팔이 없는 타원 모양으로, 둥근 정도에 따라 E0에서 E7까지 나눈다. 나선 은하는 가운데의 둥근 팽대부와 납작한 원반, 원반에 감긴 나선팔로 이루어져 있다. 팽대부를 가로지르는 막대 구조가 있으면 막대 나선 은하라 한다. 렌즈형 은하는 원반은 있지만 나선팔이 없고, 불규칙 은하는 일정한 모양이 없다. 그런데 이 모양의 차이는 겉모습에 그치지 않고, 은하 속 별과 가스의 구성 차이와 이어져 있다.
타원 은하는 늙은 붉은 별이 대부분이고 가스와 먼지가 적어 새로운 별이 거의 생기지 않는다. 나선 은하는 팽대부에 늙은 별이, 나선팔에 가스와 먼지, 젊고 푸른 별이 많다. 불규칙 은하는 가스와 먼지가 많아 별이 활발히 태어난다.
그림 1에서 은하의 형태를 차례로 바꾸어 보자. 나선 은하는 Sa에서 Sc로 갈수록 팽대부가 작아지고 나선팔이 느슨하게 벌어진다. 따라서 Sc형으로 갈수록 가스가 많고 젊은 별의 비율이 높다. 우리은하는 막대 나선 은하로, 태양은 중심에서 약 2만 6천 광년 떨어진 나선팔 근처에 있다.1
3.4.2특이 은하
어떤 은하는 중심의 아주 작은 영역에서 은하 전체의 별을 합친 것보다 많은 에너지를 낸다. 이런 은하를 활동 은하라 한다. 중심에 있는 거대한 블랙홀로 물질이 빨려 들어가며 뜨겁게 달아오를 때 막대한 에너지가 나온다고 본다.
퀘이사는 사진에서 별처럼 점으로 보이지만, 스펙트럼의 적색 편이가 매우 커서 수십억 광년 떨어진 곳에 있다. 그렇게 멀리 있는데도 밝게 보이므로 실제 광도는 보통 은하의 수백 배에 이른다. 게다가 밝기가 며칠에서 몇 달 사이에 변하므로, 빛을 내는 영역이 태양계 정도로 아주 작다는 것을 알 수 있다. 먼 퀘이사의 빛은 수십억 년 전에 출발한 것이므로, 퀘이사는 젊은 우주의 은하 중심을 보여 준다.
3.4.3예제 풀이
두 은하 A, B를 관측했다. A는 붉은색을 띠고 매끈한 타원 모양이며 성간 물질이 거의 없다. B는 푸른 별이 많은 나선팔을 가졌고 중심을 가로지르는 막대가 있다. 두 은하를 허블 분류로 나누고, 새로운 별이 더 활발하게 생기는 은하를 고르고 까닭을 설명하여라.
A는 타원 은하(E), B는 막대 나선 은하(SB)이다. A가 붉은 것은 수명이 짧은 푸른 별은 이미 사라지고 오래 사는 붉은 별만 남았기 때문이다.
새로운 별은 가스와 먼지가 모여 생기므로, 성간 물질이 많고 젊은 푸른 별이 있는 B에서 더 활발하게 생긴다. 앞 절에서 본 대로 푸르고 무거운 별은 수천만 년 안에 사라지므로, 푸른 별이 많다는 것은 최근에도 별이 태어나고 있다는 증거이다.
아래 탐구 카드에서 허블 분류, 퀘이사, 은하 유형별 특징, 인공지능 은하 분류를 직접 다루어 보자.
- 허블은 처음에 타원 은하가 나선 은하로 진화한다고 생각해 소리굽쇠 모양의 그림으로 정리했다. 지금은 그 순서가 진화 순서가 아니라고 보며, 은하끼리의 충돌과 합병이 은하의 모양을 바꾸는 중요한 과정으로 여겨진다.
은하는 모양에 따라 타원 은하, 렌즈형 은하, 나선 은하, 막대 나선 은하, 불규칙 은하로 나뉘며, 모양에 따라 별의 나이와 성간 물질의 양이 다르다. 중심에서 막대한 에너지를 내는 퀘이사 같은 특이 은하도 있다. 그래서 처음 질문의 은하 모양은 그 은하에 어떤 별이 있고 새로운 별이 얼마나 태어나는지를 알려 준다.
