은하의 모양은 왜 다른가요? (원반은하, 타원은하)

밤하늘을 볼 때 우리는 은하계에 있는 수천억 개의 별을 엿볼 수 있습니다. 일부 은하계는 우리 은하수처럼 소용돌이치는 푸른 원반이고, 다른 은하계는 붉은 구체이거나 기형적이거나 뭉툭한 덩어리, 또는 그 사이의 무언가입니다. 최근 과학자들은 은하의 모양이 그 은하의 매우 긴 수명 동안 일어난 사건을 우리에게 알려준다는 연구 결과를 발표했습니다. 매우 기본적인 수준에서 은하의 모양은 원반형과 타원형이라는 두 가지 분류가 있습니다. 나선은하라고도 불리는 원반은하는 계란프라이 모양을 하고 있으며, 이 은하들은 가스와 별들로 이루어진 원반, 즉 달걀흰자로 둘러싸인 노른자와 같은 구형 중심을 가지고 있습니다. 은하수와 가장 가까운 은하계 이웃인 안드로메다가 이 범주에 속합니다. 원반은하는 이론적으로 처음에 수소 구름으로 형성됩니다. 중력은 가스 입자를 서로 끌어당기고, 수소 원자가 가까워질수록 구름은 회전하기 시작합니다. 집단 질량이 증가하면 중력도 증가합니다. 결국 가스는 중력으로 인해 소용돌이치는 디스크로 붕괴됩니다. 대부분의 가스는 별 형성에 영향을 미치는 가장자리에 있습니다. 불과 100년 전 우리 은하 너머에 존재하는 은하를 확인한 에드윈 허블은 원반 은하의 모양이 우주 역사에서 나중에 형성되었음을 의미한다고 의심했기 때문에 이것을 후기형 은하라고 불렀습니다.

 

허블이 초기형 은하라고 부르는 타원은하는 더 오래된 것으로 추정됩니다. 타원은하의 별들은 원반은하처럼 회전하는 대신 더 무작위로 움직입니다. 호주 멜버른 스윈번 대학교에서 은하 진화를 연구하고 있는 관측 천체물리학자 로버트 바셋은 "타원은하는 은하 합병의 산물"이라며, "같은 질량의 두 은하가 합쳐지면 별들이 중력으로 서로 잡아당기기 시작하여 별의 회전을 방해하고 더 무작위적인 궤도를 생성한다"라고 설명했습니다. 그러나 모든 합병이 타원은하로 이어지는 것은 아닙니다. 실제로 꽤 오래되고 크지만, 원반 모양을 유지하고 있는 은하수는 우리은하보다 훨씬 작은 왜소 은하를 끌어들이고 우주에서 자유 가스를 수집함으로써 질량이 증가하고 있습니다. 그러나 원반 모양의 자매 은하인 안드로메다은하는 실제로 은하수를 향해 곧장 향하고 있습니다. 따라서 지금으로부터 수십억 년 후에 두 개의 나선 은하는 합쳐지고 두 개의 빛나는 원반 각각이 서로의 회전을 상쇄해 보다 무작위적인 타원은하를 만들 것입니다.

 

이러한 합병은 즉각적이지 않으며 수억 년, 심지어 수십억 년이 걸릴 수도 있습니다. 실제로 이것은 너무 느리게 진행돼 우리의 관점에서 정적인 것처럼 보입니다. 하지만 합병은 진행되고 있습니다. 바셋은 "그들은 기본적으로 모든 인류 문명에서 변하지 않았으며, 똑같은 상태에 있었다"라고 말했습니다. 허블은 이들 은하에 불규칙 은하라는 고유한 분류를 부여했습니다. 캘리포니아 공과대학의 이론 천체물리학자 카메론 험멜스는 "그들은 일반적으로 여러 구성 요소로 인해 엉망"이라며, "불규칙한 은하들은 마치 큰 열차 잔해처럼 보인다"라고 덧붙였습니다.

 

덜 일반적인 모양인 렌즈형 은하는 타원은하와 원반은하가 혼합된 것처럼 보입니다. 바셋은 "원반은하가 모든 가스를 소모하고 새로운 별을 형성할 수 없을 때 기존 별이 상호 작용하기 시작할 수도 있다"라고 이야기했습니다. 서로에 대한 중력의 잡아당김은 렌즈콩처럼 보이는 모양을 만들고, 이것은 일종의 타원형이지만, 여전히 회전하는 디스크입니다. 과학자들이 은하와 그 3D 형태에 대해 지금까지 밝혀낸 것은 다른 속성에 의존하여 추론되었습니다. 과학자들은 수천 장의 2D 이미지를 비롯해 은하의 색상 및 움직임과 같은 속성으로 공백을 채웠습니다. 예를 들어 원반은하의 나이가 더 젊다는 것은 파란색으로 확증됩니다. 푸른 별은 일반적으로 더 크며 더 빠르게, 더 뜨겁게 연소됩니다. 청색 빛은 주파수가 더 높기 때문에 붉은빛보다 에너지가 더 많습니다. 한편 타원은하는 적색 왜성이라 불리는 더 오래된 별들로 가득 차 있습니다. 험멜스는 "우리 주변의 거대한 천체 구조에 대해 우리가 배운 모든 것에도 불구하고 여전히 우리가 모르는 것이 너무 많다"라고 지적했습니다. 이어 그는 "은하의 형성과 진화는 천문학과 천체 물리학 분야에서 가장 큰 미해결 문제 중 하나"라고 첨언했습니다.