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우리 은하의 조상을 본다?

우주 초기의 모습과 당시의 은하들에 관해서 조금이라도 알고 있는 사람이라면 이 사진을 보고 나서 입을 벌리고 당분간 다물지 못할 것이다. 이 사진은 CL 0939+4713이라는 아주 먼 은하단의 중심부로 현재 우주나이의 2/3에 해당하는 모습이다. 우리는 이 사진으로부터 우주 초기에는 대부분의 은하가 나선은하라는 사실을 확인할 수 있다. 나선은하들은 주변의 역학적 환경에 의해 변형되기 쉬우며, 현재는 은하간의 병합(merger)이나 중력적인 와해(disruption)때문에 수효가 급격하게 줄었다는 것을 추론할 수 있다.(사진/A.Dressler, NASA)

별이 폭발적으로 태어나는 NGC 253

왼쪽은 조각실자리에 있는 나선은하 NGC 253을 지상망원경으로 찍은 것이고, 오른쪽은 그 중심부를 허블우주망원경(HST)으로 촬영한 사진이다. 이 은하는 지구로부터 8백만광년 떨어져 있으며, 오른쪽 모습은 약 1천광년 거리에 해당한다. NGC 253(또는 M82)과 같은 별탄생은하(starburst galaxy)에서는 은하 전체에서 별들이 폭발적으로 탄생하고 있다.

이 사진에는 HST의 높은 분해능 덕분에 밝은 성단과 먼지로 이루어진 띠, 그리고 밝게 빛나는 가스 등이 자세히 나타나 있다. 허블우주망원경은 이 가운데 별탄생 영역을 몇 군데 발견했으며, 별은 밀도가 높은 성단에서 가스와 함께 태어난다는 잘 알려진 사실을 다시 확인시켜 주었다.(사진/J. Gallagher, A. Watson, NASA, Carnegie Institution of Washington)

은하의 일생
 

시리즈로 이루어진 이 사진들은 아주 멀리 있는 은하들의 모습을 담고 있는데, 실제로 은하들이 어떤 진화과정을 겪는지에 대한 자세한 모습을 준다. 윗줄은 타원은하이고 아랫줄은 나선은하를 나타낸다.

① 가장 왼쪽 사진/전형적인 타원은하와 나선은하의 모습. 이들은 왜소은하를 제외한 정상은(normal galaxies)를 이루는 두가지 주류이다. 여기에 나타난 사진은 타원은하와 나선은하의 현재(나이 1백40억년) 모습을 보여준다. 이 두 은하는 지구로부터 수천만광년 떨어져 있으므로 우리가 보는 우주의 현재 모습과 같다.

② 왼쪽사진/우주의 나이가 현재의 2/3였을 적타원은하와 나선은하의 모습. 타원은하의 경우 현재 관측되는 그들의 후손과 별로 다를 바 없다. 그러나 나선은하는 현재의 모습보다 엉성해 보이며, 젊은 별들이 태어나는 나선팔도 더 퍼져있다. 나선은하는 주변 환경에 따라 서로 다른 역학적 영향을 받기 때문에 타원은하에 비해 다양한 모습을 갖는다.

③ 오른쪽 사진/우주 나이가 현재 1/3이었을 당시. 나선은하에서는 뚜렷한 나선팔구조가 보이지 않고, 형태가 비대칭임을 알 수 있다. 한편 활발한 별탄생 활동을 의미하는 밝은 덩어리들은 확인할 수 있다. 그러나 타원은하는 나선은하만큼 커다란 변화는 나타나지 않는다. 하지만 시간이 오래 될수록 타원은하와 나선은하의 형태가 비슷해진다는 사실을 느낄 수 있다 .

④ 가장 오른쪽 사진/현재 관측할 수 있는 가장 오래된 은하들의 모습. 현재 나이의 1/10에 해당한다. 사진에서 보듯이 당시에는 나선은하와 타원은하의 구별이 아주 모호하다. 그러나 이때의 타원은하는 현재 관측되는 '성숙한' 타원은하의 밝기분포와 비슷하다. 이것은 타원은하가 형성되는데는 오랜 시간이 걸리지 않는 반면, 나선은하는 오랜 세월이 필요하다는 사실을 의미한다. (사진/A. Dressler, M. Dickinson, D. Macchetto, M. Giavaliso)