무한한 우주와 별의 탄생, 태양께는 티끌
2018/04/17 11:53 입력
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평범한 중년의 나선은하 태양계, 그 세번째 행성 지구는 중원소 덩어리 젊은 별
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  충돌하고 있는 나선은하 NGC5257. 나선은하에서는 지금도 별들이 탄생하고 있다.

[디지털머니=유정선 기자] 인간은 약 2500년 전부터 태양과 태양계 행성을 우주의 전부로 인식했다. 인류의 우주관이 태양계 너머로 확장된 것은 400년 전. 별들이 무리지어 지구가 속한 은하(Milkyway)를 이루고 이런 은하들이 우주에 수없이 널려 있다는 다은하설(多銀河說)이 입증된 것은 겨우 80여년 전이다. 

은하수 밖 외부 은하에 대한 연구는 지난 1920년대부터 꾸준히 진행되다가 지난 20여년 동안 폭발적으로 증가했다. 수 십억 광년 거리까지 외계 은하의 공간 분포를 탐사하고 있다. 우주의 나이가 수 억년이었던 시절 우리 은하가 어떻게 생성되었는지에 대한 과정이 조금씩 밝혀지고 있다.
 
우주공간은 현재 무한한 것으로 과학자들은 보고 있다. 따라서 무한한 우주에는 무한한 은하가 존재한다. 은하는 처음 하나의 물질 덩어리에서 출발했다. 태초에 우주공간을 팽창시키던 에너지에 '양자역학 요동(quantum fluctuation)'이 필연적으로 발생하고 이는 물질밀도의 차이를 만든다. 이로 인해 밀도가 높은 곳으로 입자들이 모여 은하가 생성됐다는 것이 전문가들의 주장이다. 

이렇게 생성된 은하는 더 큰 천체를 형성한다. 은하들은 수 십, 수백 개가 모여 은하군이나 은하단을 이룬다. 이들 집단을 '초은하단'이나 '우주거대구조'라고 부른다. 거꾸로 밀도가 낮아지면 속이 거의 텅 비는 '거대공동(void)'이 형성된다. 은하가 모여 이룬 이런 대규모 천체들이 존재하는 것은 중력의 영향이다. 은하는 우주의 물질계를 모양 짓는 기본세포인 셈이다.
 
태양계가 속한 나선은하의 내부에서는 성간구름과 별 사이에 물질의 순환이 이루어지고 있다. 은하 속에 뭉쳐 있는 암흑 물질과 바리온 물질은 강한 자체 중력과 어우러져 수 많은 별들이 그 위치에 자리하게끔 만든다. 이 속에서 일부 성간구름은 내부 밀도가 지나치게 높아 붕괴하며 폭발한다. 이 과정에서 수많은 작은별들이 탄생한다. 별 속의 원소들은 탄생 당시 수소가 결합해 헬륨이 되고 헬륨이 결합해 탄소가 되는 핵융합 반응을 일으켜 중원소로 바뀐다. 
  
우리 은하는 보통 은하들보다 질량이 약간 낮은 평범한 나선은하다. 나선은하는 중심의 은하핵(nucleus), 늙고 붉은 별들로 이루어진 둥그런 팽대부(bulge), 그보다 더 크지만 밀도가 낮은 헤일로(halo), 그리고 성간구름과 먼지로 구성된 젊고 푸른 별들이 태어나는 납작한 원반(disk) 4가지 층위로 구성된다. 나선은하는 오랫 동안 기체가 바깥에서 흘러 들어와 원반을 만들고 새로운 젊은 별들을 탄생시킨다. 

타원은하는 별 생성이 끝나 늙고 붉은 가벼운 별들만 남아 있는 나이든 은하다. 오랜 옛날 별 생성이 멈춘 중원소가 거의 없는 타원은하와 달리 우리 은하는 지금도 중원소가 많아 별 생성이 활발히 일어난다. 인류가 나선은하에 속하는 태양계에서 그것도 중원소 덩어리인 지구를 터전으로 살고 있는 것은 우연이 아니다. 지구를 중심으로 약 1억 광년거리의 우주 공간에서 인류를 보면 무수히 많은 거대 은하군 가운데 작고 평범한 중년 은하인 은하수안에 위치한다. 그 안에서도 수많은 행성계 중 하나인 태양계 안 세 번째 행성 지구에 속한다. 이렇게 보면 인간은 우주의 먼지보다 작은 존재이기도 하다.  
[ 성시연 기자 sole@digitalmoney.kr ]
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