안녕하세요. 훈하니 @hunhani입니다.

오늘은 은하의 충돌과 분포 및 우주의 거대 구조에 대해 살펴보겠습니다. @oldstone 님께 천체물리학을 쉽게 설명해주는 글을 부탁받았습니다. @oldstone 님께 이번 시리즈를 헌정합니다.

대문을 제작해주신 @leesol 님께 감사드립니다.

은하의 충돌

은하가 조밀하게 모여 있는 곳에서는 은하 사이에 작용하는 중력 때문에 은하가 서로 끌리게 됩니다. 하지만 Chapter 5. 허블의 법칙과 우주의 나이, 크기, 팽창률과 Chapter 6. 빅뱅 우주론으로 알아보는 우주의 탄생과 미래에서 알아보았듯이 우주는 끊임없이 팽창하고 있습니다. 따라서 우주 공간의 팽창 속도보다 은하가 서로의 중력에 끌려 서로를 향해 달려가는 속도가 클 때 은하가 충돌할 수 있습니다. 은하가 서로 충돌한다고 별들이 서로 충돌하는 재앙(?)이 발생하지 않습니다. 은하 내에서 별이 차지하는 공간은 별과 별 사이의 공간에 비해 너무도 작아 두 은하가 충돌해도 별이 서로 부딪칠 확률이 매우 낮기 때문입니다. 다만, 은하 내에서 차지하는 공간이 큰 성간 물질들은 그렇지 않습니다. 서로 다른 은하가 충돌할 때 성간 물질들 역시 서로 충돌하게 됩니다. 충돌하는 충격에 의해 밀도가 높아지는 부분이 생겨나면 그곳에서 별이 새롭게 만들어질 수 있는데요. 우주의 수많은 은하들이 서로 다른 은하들과 충돌하여 새로운 은하가 만들어지거나 작은 은하끼리 합쳐지면서 성장하는 것이 이 때문입니다. 우리 은하에도 작은 은하가 합쳐진 흔적이 많이 남아 있죠. 예를 들어, 큰 나선 은하가 충돌하면 거대 타원 은하가 되는데 현재 관측되는 대부분의 거대 타원 은하는 이러한 과정을 통해 만들어진 것으로 추정됩니다. 중심부에 블랙홀을 가지고 있는 은하가 합쳐지면 블랙홀 역시 합쳐져서 거대 블랙홀이 되는데, 거대 타원 은하인 M87 은하의 중심에는 태양 질량의 30억 배나 되는 거대 블랙홀이 존재한다고 합니다. 은하의 충돌은 보통 수억 년에 걸쳐서 진행되는데요. 우리 은하에 아주 가까이 있는 외부 은하인 안드로메다 은하도 현재 우리 은하와 서로 가까워지고 있고 수십억 년 후에는 충돌할 것이라 예측되고 있습니다.

은하의 분포

은하들은 우주 공간에 골고루 분포하는 것이 아니라 무리지어 분포합니다.

은하군: 수십 개의 은하 무리.
우리 은하는 안드로메다 은하를 포함하여 약 30 ~ 40 여 개의 은하와 은하군을 형성하고 있습니다.

은하단: 수 백 ~ 수 천 개의 은하 무리.
같은 은하단 내의 은하들은 중력으로 묶여 있습니다.

초은하단: 여러 개의 은하군 및 은하단으로 이루어진 더 큰 은하 무리.
우리 은하에서 가장 가까운 은하단은 처녀자리 은하단이며, 국부 은하군과 처녀자리 은하단은 국부 초은하단에 포함됩니다.

우주의 거대 구조

은하는 우주 전체에 비교적 균일하게 분포하지만 자세히 들여다보면 은하가 밀집되어 있는 곳도 있고 상대적으로 적은 수의 은하가 분포되어 있는 곳도 있습니다. 특히 은하가 지역적으로 모여서 은하단과 초은하단이 마치 거품이나 그물과 같은 구조를 이루는데, 이러한 구조를 거대 구조라고 부릅니다.

거대 가락: 은하들이 많아 긴 끈처럼 보이는 지역
거대 공동: 은하가 특별히 적게 발견되는 지역

이런 우주의 거대 구조는 우주 초기의 밀도 분포 차이에 의한 결과물입니다. 밀도가 큰 곳으로 중력이 크게 작용하여 물질이 집중되어 그 결과 은하들이 집단을 형성했기 때문에 은하가 모여 있는 곳은 우주 초기에 물질의 밀도가 주위보다 상대적으로 높았던 곳임을 의미하죠. 우주의 거대 구조는 우주 진화의 초기 단계로부터 남겨진 흔적이기 때문에 과학자들의 중요한 연구 대상이 됩니다. 현재 우주의 거대 구조를 모의실험 자료와 관측 자료로 비교하면 과거의 우주 모습과 우주가 진화해 온 과정을 추정할 수 있지요.

다음 편을 기대해주세요!

지난 이야기

본문에서 사용된 모든 이미지는 구글 이미지에서 가져왔음을 밝힙니다.
본문을 작성하는데 있어 천재학습백과, ZUM 학습백과 내용을 참조하였습니다.

[밤하늘의 물리학] Chapter 9. 은하의 충돌과 분포 및 우주의 거대 구조