박종진의 과학 이야기- 외부 은하

박종진

1920대까지만 하더라도 우리는 은하와 우주라는 단어를 구별하여 사용하지 않았다. 그러던 어느 날 미국의 천문학자 에드윈 허블이 안드로메다 성운을 관찰하다가 이상한 점을 발견했다. 성운이란 하나의 별이 아니라 수많은 별이 무리 지어 뿌옇게 보이는 천체 집단인데 안드로메다 성운은 사실 우리은하 안에 있지 않고 바깥에 존재한다는 사실을 처음 알았다. 우주에는 우리은하만 있던 것이 아니었다. 우리은하 속에 있는 별의 수보다도 훨씬 많은 은하가 우주를 채우고 있었다. 외부 은하의 발견은 우리의 우주관을 송두리째 바꿔놓았다.  
 
허블의 발견 직전에 안드로메다 성운이 우리은하 안에 있는지 밖에 있는지에 대한 대논쟁이 있었다. 하지만 곧이어 등장한 외부 은하 발견으로 논쟁은 종지부를 찍었다. 설명한 대로 허블은 안드로메다은하는 우리은하 바깥에 존재하는 수많은 은하 중 하나라는 사실을 밝혔고, 몇 년 후 그런 은하들끼리 서로 멀어지고 있다는 것도 알아냈다.
 
내 앞을 지나가는 구급차의 사이렌처럼 소리를 내는 물체가 관찰자에게 다가올 때와 멀어질 때는 그 소리가 다르게 들리는데 이를 도플러 효과라고 한다. 빛도 마찬가지여서 관측자에게 다가올 때는 붉은 색을 띠고 멀어질 때는 푸른색을 보인다. 빛에 있어서 그런 도플러 효과를 적색편이 현상이라고 한다. 허블은 자신이 관측하는 은하의 색이 붉은빛인 것에 착안해서 은하끼리는 서로 멀어지고 있다는 사실을 알았다.  
 
한술 더 떠서 멀어지는 속도를 역으로 계산해서 비디오테이프를 되감듯이 거꾸로 돌렸더니 멀어지던 우주가 한 점으로 모이는 최초의 과거를 계산할 수 있었다. 바로 138억 년 전 빅뱅의 순간이었다.
 

밤하늘에는 엄청나게 많은 별이 빛난다. 그중에는 물론 우리의 형제 행성인 수성, 금성, 화성, 목성, 토성도 있지만 몇 개는 안드로메다은하와 같은 외부 은하인데 너무 멀어서 마치 하나의 별처럼 보인다. 우리 별 태양이 속한 은하수에는 약 2천억에서 4천억 개의 별이 바글거린다고 한다. 우리은하에서 가장 가까이 이웃한 은하가 바로 안드로메다은하다. 크기가 우리은하의 약 2배 정도 되며 약 1조 개 정도나 되는 별을 품고 있다고 한다. 은하수의 지름은 약 10만 광년이며 안드로메다은하까지의 거리는 약 250만 광년 정도라고 하니 상상할 수도 없이 먼 거리다. 과학적인 추산으로 소위 우리가 우주라고 일컫는 공간에 은하수나 안드로메다 같은 은하가 조 단위로 존재할 것이라고 한다. 다중우주를 주장하는 일부 학자들은 그런 우주도 한 개가 아니라 수없이 많을 수 있다고 한다.
 
우리은하의 모양은 가운데가 볼록한 호떡처럼 생겼다고 하는데 그 한복판에 초거대 질량 블랙홀이 있으며 중심으로 갈수록 별들이 빼곡히 자리하며 태양은 은하수 한쪽 귀퉁이에 있다. 가끔 과학이 발달한 미래에 은하와 은하 사이를 여행한다는 상상을 하지만 우리의 은하를 벗어나는 데만 빛의 속도로 5만 년 이상을 가야 한다니 절대로 불가능한 공상이다.
 
사실 우리은하에서 가장 가까운 은하는 마젤란은하다. 날씨가 좋은 밤에는 맨눈에 뿌옇게 보이기 때문에 아직도 마젤란성운이라고 부르는 사람이 있다. 그러나 우리은하의 영향권 안에 있으므로 위성 은하라고 부르며 안드로메다은하처럼 독립된 은하에 속하지 않는다. (작가)
 

박종진