은하수: 하늘에 펼쳐진 우윳빛 카페트

현대 대한민국에서는 밤하늘에 별 하나를 제대로 보기도 쉽지 않습니다. 

저는 2001년 즈음 태국 치앙마이의 산족 마을을 방문했다가 밤 하늘에 하얗게 펼쳐진 별무리를 보고 깜짝 놀랐던 기억이 있습니다. 알고보니 은하수를 두 눈으로 직접 볼 수 있었던 것이지요. 

 

오늘은 그 은하수에 대한 이야기를 해볼까 합니다.

 

은하수가 인류에게 처음 발견되고 정의된 것은 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스가 저서 '기상학'을 통해서며 그리스의 철학자 아낙사고라스와 데모크리토스는 은하수가 멀리 있는 별들로 이루어져있음을 제안습니다. 그러나 아리스토텔레스 그 자신은 은하수가 서로 가까이 있는 거대한 별들의 폭발에 의해 만들어졌다고 믿었다. 그리고 그 폭발은 대기의 윗부분에서 일어나고 전 세계에서 하늘의 움직임과 함께 계속 된다고 생각했습니다.

 

 

그 이름의 기원과 나라별 명칭을 찾아보자면 한국에서는 ‘은하(銀河, 은빛의 강)’ 또는 ‘은하수(銀河水)’라는 명칭이 주로 쓰이며, 제주도에서는 ‘미리내’라고도 부릅니다. 중국을 비롯한 한자문화권에서는 ‘은하수(銀河水)’ 외에도 ‘은한(銀漢)’, ‘천하(天河)’, ‘천한(天漢)’, ‘천황’ 등 다양한 명칭이 쓰이며 일본에서는 ‘天の川(아마노 가와, 하늘의 강)’의 명칭이 쓰쓰입니다.

은하수의 이름으로 많이 알려진 영어 이름 'Milky way'는‘ 우유’에서 유래된 고대 그리스어 ‘Γαλαξίας’의 변형이며 이 단어는 ‘Galaxy’의 어원이기도 합니다. 그리스 신화에서는 헤라가 헤라클레스에게 우유를 먹이다가 우유를 쏟아서 만들어졌다고 전해지고 있기도 합니다. ‘Galaxy’의 어원을 살펴보면, 그리스어로 은하를 뜻하는 ‘Γαλαξίας’에서 유래된 라틴어 ‘Via Lactea’에서 변형된 것이고, 지구에서 보이는 은하면에서 별들에 의해 만들어진 옅은 띠의 빛을 의미합니다.

 

엄밀하게는 ‘Milky Way’라는 용어가 오로지 밤하늘에 은하가 이루는 빛의 띠만을 나타내고, 은하는 ‘Milky Way Galaxy’ 또는 간단히 ‘Galaxy’로 불러야 한다고도 하지만, 어떻게 이 관습이 넓게 퍼졌는지는 확실하지 않으며, ‘Milky Way’라는 용어는 일상적으로 양쪽의 맥락에서 모두 사용되고 있습니다.

산스크리트어와 몇몇 다른 인도아리아어로, 은하수는 ‘하늘의 갠지스 강(Akash Ganga)’으로 불리며 은하수는 푸라나로 알려진 힌두교 성서에 여전히 신성하게 남아있습니다. 갠지스강과 은하수를 서로 지상과 천체의 유사체로 여기며 힌두교 책에서 ‘Kshira(क्षीर, milk)’는 또한 은하수를 대신하는 이름으로 사용됩니다.

 

중앙아시아에서 아프리카까지 넓은 지역에서, 은하수에 대한 이름은 ‘짚(straw)’과 관련된다. 이것은 고대 아르메니아의 신화(‘Trail of the Straw Thief’)에서 유래되었습니다. 우랄어, 튀르크어, 우그리아어에서 은하수는 ‘새의 길(Birds' Path)’로 블리는데 이주하는 새들의 길이 은하수를 따라가는 것처럼 보이기 때문입니다. 스웨덴에서는, 은하수 벨트의 별들이 언제 겨울이 올 지 예측하는 데 사용되었기 때문에 ‘겨울 길(Vintergatan)’로 불리고, 이베리아반도 언어로, 은하수는 ‘Road of Saint James'로 번역됩니다.

 

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은하수는 은하의 나선 팔 중 하나에 있는 지구의 위치에서 볼 때, 밤하늘에 천구를 아치형으로 가로지르는 흰 빛의 흐릿한 띠 모양으로 보이며, 그 빛은 별과 은하면 안에 있는 다른 물질들로부터 유래합니다.

 

은하수는 작은 별들의 군집인데, 원반의 직경이 약 100,000 광년이고, 평균적으로 약 1,000광년 두께입니다. 최소 2천억에서 4천억개 까지의 별들이 있는 것으로 추정되는데 아주 작은 별들의 수 때문에 정확한 수는 알 수 없지만 이것은 이웃한 안드로메다 은하에 1조개의 별들이 있는 것과 비교될 수 있습니다.

 

원반은 날카로운 모서리를 갖지 않고, 반경을 벗어난 곳에는 별들이 없습니다. 별들의 수는 은하의 중심에서 멀어질수록 조금씩 줄어듭니다. 반경에서 약 40,000광년을 넘어서면, 별들의 수는 훨씬 더 빠르게 줄어들며, 그 정확한 이유는 아직 알려지지 않았습니다. 이 원반 주위에는 두꺼운 가스층이 있습니다. 최근의 관측들은 Milky Way의 가스층이 약 12,000광년의 두께로 있다는 것을 보여주고 있습니다. 상대적인 물리적 크기로 비교하면, Milky Way의 직경이 10m라면 오르트 구름을 포함한 태양계의 폭은 0.1mm 이하일 것입니다.

 

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은하수의 중심부는 막대모양이고, 그 주위는 가스와 먼지, 그리고 바깥쪽으로 네 개의 뚜렷한 나선 팔 구조를 이루는 별들로 뒤덮여있는데, 이는 허블 분류에서 팔이 비교적 헐겁게 감긴 나선은하인 Sbc와 거의 유사합니다. 천문학자들은 1990년대에 은하수가 보통의 나선은하가 아니라 막대나선은하라고 처음 의심하기 시작했습니다. 그들의 생각은 2005년, 은하의 중심 막대가 이전에 생각했던 것보다 더 크다는 것을 보여준 스피처 우주 망원경 관측에 의해 증명되었습니다.

 

VLBA로 관측한 결과, 은하수 가장자리의 별들이 이전에 알려졌던 220 km/s 보다 더 빠른 254 km/s의 속도를 갖는다는 것을 알아냈습니. 궤도속도가 에워싸인 질량에 의존하기 때문에, 이것은 은하수가 더 거대하고, 태양 질량의 7 × 1011 배인 안드로메다은하와 거의 질량이 같음을 의미합니다. 전체 은하의 총질량은 태양 질량의 6천억에서 1조배 사이이고, 2천억에서 4천억개의 별들이 포함되어있는 것으로 추정되며 또 그것들이 모두 합쳐진 완전한 실시등급은 -20.9등급으로 생각됩니다.