우리 은하(our galaxy, the Galaxy, Milky Way galaxy)

우리 은하의 구조와 움직임

지구를 가진 태양계가 속해 있는 우리 은하는 전형적인 막대 나선형 은하로서 나이는 은하들 중에서는 중년에 속하는 100억년 정도이고 생성과정도 다른 은하들과 별로 다를 것이 없다. 중앙에는 은하핵을 포함한 은하중심부가 자리 잡고 있으며 그 주위를 나선 팔을 가지고 있는 원반 모양의 은하판이 둘러싸고 있다. 전체 지름은 약 9만8천 광년이며 약 2천억 개의 태양과 같은 별을 가지고 있고 전체 질량은 블랙홀과 암흑물질을 포함하여 태양의 약 6천억 배 정도이다.

우리 은하는 은하핵을 중심으로 평균 2억2천5백만 년에 한 번씩 자전(自轉, rotation)을 하는데 그 속도는 은하핵에 가까울수록 빠르고 멀리 떨어져 있을수록 느리다. 그리고 우리 은하는 우리 은하가 속해있는 국부은하군 내에서 초속 40km의 속도로 움직이고 있다. 또 이 국부은하군은 이것이 속해있는 은하단 내에서 초속 600km의 속도로 움직이고 있으며 이 은하단은 또 이것이 속해있는 초은하단 내에서 거대중력원을 향하여 초속 700km의 속도로 움직이고 있다.

은하핵과 은하 중심부

은하중심부의 중심에는 은하핵이 있으며 이곳에는 질량이 태양의 약 3백만 배에 달하는 거대한 블랙홀이 자리 잡고 있지만 활동은 중단한 상태이며 γ선을 방출하고 있다. 은하핵을 포함하고 있는 은하중심부는 미식 축구공 모양으로서 긴 쪽의 지름이 약 2만여 광년, 짧은 쪽이 약 1만2천여 광년이고 두께는 약 3천여 광년으로서 은하판에 비해 상당히 두껍다. 은하 중심부는 적게는 만여 개에서 많게는 1백만 개까지의 늙은 종족Ⅱ 별로 이루어진 구상성단이 대부분을 차지하고 있으며 수소원자(HⅠ)가스나 먼지는 주로 은하핵이 있는 안쪽에 몰려 있다. 그리고 많지는 않지만 수백 개씩의 젊은 종족Ⅰ별로 이루어진 산개성단도 존재한다.

은하판

은하 중심부를 원반 모양의 은하판이 둘러싸고 있고 우리 은하의 은하판 내에는 몇 개의 나선 팔이 있는데 우리 태양계가 존재하는 오리온(Orion)팔을 비롯하여 페르세우스(Perseus)팔, 백조(白鳥, Cygnus)팔, 궁수(弓手, Sagittarius)팔, 방패-남십자(防牌-南十字, Scutum-Crux)팔, 노르마(Norma)팔 등이 그것이다. 이곳은 주로 산개성단으로 이루어져 있고 구상성단은 그리 많지 않아 주로 젊거나 어린 별들이 자리 잡고 있으며 끊임없이 수많은 별들이 만들어지고 있다. 은하판의 두께는 변두리로 갈수록 얇아져 태양이 있는 위치에서는 약 2천 광년이고 제일 바깥부분은 1천광년 미만이다.

후광과 암흑후광

우리 은하의 후광은 약간 납작한 공 모양으로 우리 은하 전체를 둘러싸고 있으며 지름은 약 13만 광년이고 약 150개의 구상성단으로 구성되어 있다. 그리고 그 주위를 암흑물질로 이루어진 암흑후광이 둘러싸고 있는데 지름은 약 4~50만 광년이고 질량은 은하전체 질량의 약 90% 정도이다.

이웃 은하와의 관계

우리 은하는 이미 오래전에 지금은 우리 은하 내에서 오메가 센타우리(Omega Centaury) 구상성단이 되어있는 은하와 충돌하여 이를 흡수하였다. 그리고 물병 은하(Aquarius galaxy)도 이미 우리 은하와 여러 번 충돌을 일으켜 붕괴, 흡수가 진행되고 있으며 큰 개 은하(Canis Major galaxy) 역시 은하핵이 이미 우리 은하에 진입해 있는 상황이다. 그러나 큰 개 은하는 그 질량이 우리 은하의 1% 정도밖에 되지 않아 완전히 충돌을 일으킨다 하여도 그 영향이 그리 크지 않을 것이다. 그 밖에 불규칙 은하인 궁수은하(弓手銀河, Sagittarius galaxy)도 우리 은하와는 7만8천 광년밖에 떨어져 있지 않은데 우리 은하의 지름이 9만여 광년임을 감안할 때 매우 근접해 있음을 알 수 있다. 또 큰 마젤란은하(Large Magellanic galaxy)는 우리 은하와 약 16만 광년, 작은 마젤란은하(Small Magellanic galaxy)는 21만 광년 떨어져 있는데 이들 역시 둘 다 불규칙 은하이다. 그 외에도 우리 은하는 30여개의 작은 위성은하들을 가지고 있는데 대부분의 은하들은 우주가 팽창함에 따라 우리 은하로부터 멀어져가고 있지만 이들 중 몇몇은 서서히 우리은하로 접근하고 있다.

지구 북반구에서 가장 밝게 보이는 나선형 은하인 안드로메다은하(Andromeda galaxy)는 우리 은하와 같이 처녀자리 은하단(Virgo cluster of galaxies)의 가장자리에 있는 국부은하군에 속해 있으며 두개의 핵을 가진, 우리 은하보다 훨씬 더 큰 은하로서 최대지름 20만 광년, 평균지름 16만 광년이고 우리 은하로부터 약 230만 광년 떨어져 있다. 그런데 이 안드로메다은하 역시 현재 시속 48만km, 그러니까 초속 약 130여 km의 속도로 우리 은하와 접근하고 있다. 이 두 은하가 이러한 접근을 계속하여 결국은 충돌을 일으킬지 아니면 방향을 바꾸어 비켜갈지는 알 수 없지만 설혹 그런 일이 일어난다고 하여도 지금으로부터 약 50억년 후의 일로서 그때는 이미 태양이 적색거성의 단계를 지나 태양계는 엉망진창이 된 후일 것이기 때문에 우리 태양계의 안위와는 별 관계가 없는 일이 될 것이다.