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특이한 은하들.jpg
1.소리굽쇠 은하소리굽쇠는 U자형 금속막대로, 주로 물리학 실험에서 특정 주파수의 소리를 발생시키는 데 사용된다. 그런데 우주에도 이와 닮은 형상이 존재한다. 바로 수만 광년 규모의 ‘우주 소리굽쇠’ 같은 모습의 은하, Mrk 820이다.Mrk 820은 독특한 구조를 가진 은하로, 그 모습이 마치 소리굽쇠처럼 양쪽으로 펼쳐진 형태를 띤다. 특히 눈여겨볼 점은 나선팔 부분이 부드럽게 휘어진 곡선이 아니라, 마치 꺾인 듯 각을 이루고 있다는 것이다. 이는 우주에서 드물게 관측되는 형태로, Mrk 820만의 독특한 진화 상태를 보여준다.천문학자들은 Mrk 820이 타원은하와 나선은하 사이, 즉 진화 과정 중간에 있는 과도기적 은하라고 보고 있다. 이 은하의 중심부를 보면 타원은하 특유의 둥근 구조가 드러나고, 바깥쪽으로는 각진 나선팔이 확장되며 나선은하의 특징이 나타난다. 이러한 혼합된 구조는 Mrk 820이 은하의 생애 중 중요한 변화를 겪고 있음을 시사한다.
Mrk 820은 그 독특한 모습과 복합적인 구조 덕분에은하 진화의 과정을 연구하는 데 있어 흥미로운 단서를 제공한다.마치 물리 실험에서 소리굽쇠가 공명을 통해 소리의 본질을 밝혀내듯 Mrk 820은 우주의 리듬 속 은하 진화의 힌트를 들려주는 거대한 ‘우주 소리굽쇠’라 할 수 있다.2.밤이 없는 은하초고밀도 왜소은하(Ultra-Compact Dwarf Galaxies, UCDs)는 은하 규모에서 밀도의 극한을 보여주는 천체들이다. 이들은 크기 면에서는 일반 은하에 비해 수백 배 작지만내부에 존재하는 별들의 수는 매우 많아 밀도는 수만 배에 달한다. 이로 인해 별들이 극단적으로 촘촘하게 모여 있으며은하 자체가 강렬한 광도를 발산한다.이러한 은하들 중에서 최초로 발견된 대표적인 예는 M59-UCD3로지름은 우리 은하의 약 1/200 수준에 불과하지만, 전체 밀도는 10,000배 이상이다. 이후 발견된 또 다른 초고밀도 왜소은하인 M85-HCC1는 이보다 더욱 극단적이다. 연구에 따르면 이 은하의 밀도는 우리 은하보다 무려 100만 배 이상 높은 것으로 추정된다.이러한 은하들에서 흥미로운 점은, 별과 별 사이의 평균 거리가 우리 은하에서의 거리보다 약 100분의 1 수준이라는 것이다. 다시 말해, 태양계처럼 고립된 환경보다는, 별들이 마치 군락을 이루듯 서로 밀접하게 존재한다. 그 결과, 이러한 은하 내에서 하늘을 올려다본다면인간의 눈으로도 수백만 개의 별이 동시에 시야에 들어오는 장관이 펼쳐질 가능성이 크다.더불어, 은하 자체의 밝기가 극단적으로 높기 때문에,만약 이곳에 생명체가 존재한다면 그들에게는 지구에서처럼 뚜렷한 '밤'이라는 개념이 존재하지 않을 수도 있다. 모든 방향에서 별빛이 쏟아지는 환경 속에서하늘은 항상 밝고 별들로 가득 찬 영원한 황혼의 장면일 것이다.
초고밀도 왜소은하는 아직 그 기원과 진화 경로가 명확히 밝혀지지 않은 미스터리한 천체군으로 일부는 대형 타원은하의 중심핵이 은하 충돌이나 상호작용 과정에서 박리되어 형성된 잔해일 가능성도 제기되고 있다. 이러한 극단적인 천체들은 별의 밀집도, 중력그리고 은하의 진화에 대한 근본적인 이해를 확장시켜주는 중요한 연구 대상이다.3.거대 소용돌이 은하M96, 또는 NGC 3368로도 알려진 이 은하는 사자자리(Lionus) 방향에 위치한 중간형 나선은하(intermediate spiral galaxy)로복잡하고 역동적인 구조를 지닌 천체다.겉보기에는 전형적인 나선은하처럼 보일 수 있지만자세히 들여다보면 중심부에서 거대한 소용돌이처럼 먼지와 가스가 내부로 흘러들어가는 구조가 관찰된다. 마치 거대한 회전 디스크가 물질을 휘감아 끌어들이는 듯한 모습이다.특히 눈에 띄는 것은 우측 하단에 밀집된 가스구름과 좌측 상단에 분포한 푸른색의 어린 별들이다. 이런 비대칭적인 물질 분포와 별 생성의 편중은 우연이 아니다. 천문학자들은 M96이 인근의 은하들과 중력적 상호작용을 거치면서 이러한 비정상적 구조를 형성한 것으로 보고 있다.
M96은 사자자리 은하군(Leo I Group)의 핵심 구성원 중 하나로같은 그룹 내의 다른 은하들과의 상호작용 예를 들어 조석력(tidal force)이나 가스 유입의 왜곡 등이 내부 구조에 영향을 미친 것으로 해석된다. 그 결과 은하의 회전 대칭이 깨지고, 특정 영역에서 가스가 밀집되거나 별의 형성이 국지적으로 촉진되는 등 비대칭적이고 복합적인 진화 양상을 보인다.4.금반지 은하NGC 3081은 그 형태도, 성질도, 진화적 경로도 평범하지 않은 특이 은하(peculiar galaxy)로 분류된다. 외형만 보면 어딘가 나선은하의 모습을 띠고 있지만정확히 나선이라고 하기도 어렵고그렇다고 불규칙은하로 보기도 애매한중간적이고 복합적인 구조를 지닌 은하다.이 은하가 특히 흥미로운 이유는단순한 형태의 문제가 아니라 그 중심부의 정체성 때문이다. NGC 3081은 세이퍼트 타입 2(Seyfert Type II) 은하로이는 다시 말해 퀘이사의 한 형태이기도 하다. 퀘이사는 ‘활동성 은하핵(AGN, Active Galactic Nucleus)’으로 분류되는 천체로중심에 태양 질량의 수억 배에 달하는 초거대질량 블랙홀이 존재하며그 주변으로 물질이 낙하하면서 방출되는 엄청난 에너지가 은하 전체를 압도하는 밝기를 만들어낸다.세이퍼트 은하들은 퀘이사의 일종으로특히 광학 영역에서 중심핵의 스펙트럼이 강하게 발현되지만그 구조는 대체로 나선형을 유지하고 있다는 점에서 전통적인 퀘이사와는 구별된다. NGC 3081처럼 세이퍼트 타입 II로 분류된 은하는 그 중심부가 두꺼운 먼지와 가스로 가려져 있어외부에서 관측할 때는 직접적인 밝기보다는 스펙트럼 분석을 통해 그 정체를 추론하게 된다.현재 천문학자들은 세이퍼트 은하들이 퀘이사 활동이 진정되고 있는 상태에서 나선은하로 천천히 진화해가는 과도기적 단계에 있다고 보고 있다. 즉, 과거 두 개의 퀘이사 활동을 하던 은하가 병합되거나대규모의 물질 유입이 중심부 블랙홀을 일시적으로 활동 상태로 만든 후점차 그 에너지가 식으면서 조용한 나선은하로 변해가는 것이다.
NGC 3081은 그 자체로 복잡한 은하 진화의 흔적을 고스란히 담고 있으며은하 중심에서 벌어지는 초대형 블랙홀과 주변 물질 간의 역동적 상호작용그리고 은하의 구조적 재편 과정이 어떻게 연결되는지를 보여주는 귀중한 사례다. 마치 퀘이사의 잔광을 머금은 채, 새로운 형태로 나아가고 있는 은하 진화의 중간 단계에서 멈춰 선 스냅샷과도 같다.5.외로운 은하우주는 결코 균일하지 않다. 수천억 수천조개의 은하가 존재하는 이 광대한 우주에서도그 은하들은 대부분 고립된 채 존재하지 않는다. 은하들은 서로 중력적으로 끌어당기며 은하군(galaxy group) 혹은 은하단(galaxy cluster)을 이룬다. 일반적으로 50개 미만의 은하가 모이면 은하군50개 이상에서 수천 개에 이르면 은하단이라 부른다. 이들은 다시 서로 연결되어 우주 거대 구조(cosmic web)를 구성하며마치 실처럼 뻗은 거대한 필라멘트 형태를 이룬다.그러나 그 사이사이에는 은하들이 거의 존재하지 않는 거대한 공허이른바 보이드(void)라는 공간이 있다. 이 보이드는 우주에서 가장 비어있는 지역으로지름이 수억 광년에 이를 정도로 방대하며 수많은 은하단과 필라멘트를 둘러싸고 있다. 그 중에서도 특히 잘 알려진 대표적 보이드가 바로 목동자리 보이드(Bootes Void)다. 천문학자들이 지금까지 발견한 보이드 중에서도 손꼽히는 크기를 자랑하며그 중심부는 말 그대로 은하의 사막이라 불릴 만한 공간이다.놀랍게도, 이 끝없는 공허 속에도 단 하나의 외로운 은하가 존재한다. 바로 MCG+01-02-015다. 이 은하는 목동자리 보이드의 중앙부 깊숙한 곳은하가 거의 존재하지 않는 정적의 공간에 홀로 자리하고 있다. 사진 상 배경에 보이는 다른 은하들은 모두 보이드 바깥에 위치한 먼 천체들이며실제로 MCG+01-02-015의 주변 수천만 광년 이내에는 다른 은하가 거의 없다.이러한 은하를 우리는 ‘보이드 은하(void galaxy)’라고 부른다. 이는 마치 태평양 한가운데에 떠 있는 외딴 섬과도 같고끝없는 대양 위를 항해하는 홀로 남겨진 배와도 같다.
만약 이 은하 안에 고도로 진화한 문명이 존재한다면그들은 자신들의 우주를 어떻게 인식할까?
그들에게는 하늘을 가득 메우는 수많은 은하우주 대규모 구조의 장대한 거미줄 같은 모습은 결코 감지되지 않을 것이다.
그들의 천문학은, 아주 먼 거리에서 희미하게 관측되는 몇몇 외부 은하의 흔적을 통해 자신들이 극도로 외진 위치에 놓여 있다는 사실을 깨닫는 것으로부터 출발할지도 모른다.6.쌍고리 은하M94는 지구로부터 약 1,500만 광년 떨어진 거리에 위치한 나선은하로사자자리 방향에서 관측된다. 외형상 단순한 나선은하처럼 보일 수 있지만이 은하의 구조는 조금 더 특별하고, 조금 더 복잡하다.
가장 두드러지는 특징은 은하의 이중 고리 구조다. 중심부를 기준으로 두 개의 뚜렷한 고리가 형성되어 있으며이는 각기 다른 파장에서 관측될 때 더욱 명확하게 드러난다. 일반 광학 사진만으로는 이 고리들이 다소 흐릿하게 보이지만다파장 관측 이미지에서는 그 구조가 선명하게 드러난다.이 구조의 기원에 대해 천문학자들은 밀도파 이론 또는 중심부의 막대 구조에 의한 물질 흐름 등 다양한 메커니즘을 제시하고 있다. M94의 고리 형태는 단순한 장식이 아닌은하의 내부 역학과 물질 재분포에 의해 형성된 복잡한 동역학적 결과다.
한편, 이미지에서 M94 주변에 보이는 세 개의 밝은 푸른 점들은 이 은하의 일부가 아니다. 이들은 우리 은하 내에 위치한 전경별(foreground stars)로우연히 시선 방향상 M94를 배경으로 겹쳐 보이는 것뿐이다.7.우주의 해바라기우주에는 그 형태와 구조로 인해 특별한 별명을 얻은 은하들이 존재한다. M63, 혹은 별칭 Galactic Sunflower는 그 중 하나다. 이 은하는 마치 해를 향해 고개를 든 해바라기(sunflower)처럼 보이는 나선 팔의 질서정연한 퍼짐 때문에 이런 이름을 얻었다.M63은 사자자리 방향, 지구로부터 약 2,700만 광년 떨어진 곳에 위치하며천문학적으로는 사냥개자리에 속한다. Messier 63이라는 공식 명칭 외에도이 은하는 플록키한 나선 구조(flaky spiral structure)로 잘 알려져 있다. 팔이 여러 겹으로 소용돌이치며 퍼져 나가는 모습이해바라기 씨앗이 감겨 있는 나선 배열과 흡사하다.
M63은 또한, 유명한 M51 은하군(M51 Group)의 일원이다. 이 은하군은 우리 은하와 마찬가지로 국소 은하군(Local Group) 바깥에 위치한 소규모 은하 집단으로그 중심에는 M51A (Whirlpool Galaxy)와 M51B라는 두 은하가 서로 충돌하며 격렬한 상호작용을 벌이고 있다. M63은 이들로부터 물리적으로는 다소 떨어져 있지만같은 중력권 내에 속해 있는 동반 은하다.
작성자 : 네거티장애고정닉
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