시험&논문용 <안드로메다 은하와의 충돌> 안드로메다 은하의 개요, 두 은하의 충돌

지구를 포함한 태양계가 속해있는 우리 은하와  규모가 비슷한 가장 가까운 안드로메다은하와의 충돌이 예상됩니다. 그래서 안드로메다 은하의 개요를 살펴보고 두 은하의 충돌이 어떠한 결과를 가져오는지에 대한 과학자들의 연구를 살펴봅니다. 

 

안드로메다 은하와의 충돌에서 안드로메다 은하의 개요

안드로메다 은하는 안드로메다에 있는 나선 은하이며 우리 은하가 속한 국부 은하군에서 가장 밝은 은하입니다. 이 은하는 가장 인기 있는 은하입니다. 원래는 은하가 위치한 별자리의 이름을 따서 지었지만, 은하가 별자리보다 더 유명하기 때문에 안드로메다를 사람들은 별자리가 아닌 은하로 생각하는 경우가 압도적으로 많습니다. 은하라고 하면 흔히 지구와 가까운 은하가 안드로메다 은하라고 생각하지만, 사실 우리 은하 주변에는 마젤란 은하와 같은 수많은 위성 은하가 존재하기 때문에 가장 가까운 은하는 아닙니다. 하지만 우리 은하와 비슷한 크기의 은하 중에서는 가장 가까운 은하입니다. 이전에는 안드로메다 성운이라고 불렸었는데 에드윈 허블에 의해 외부 은하로 발견되었습니다. 이러한 과거의 영향으로 '안드로메다 대성운' 또는 '안드로메다 대은하'라고 표기된 책들이 많이 있습니다. 페르시아 천문학자 이스파한이 905년에 최초로 관측을 한 것으로 알려져 있습니다. 1923년 10월 4일, 미국 천문학자 에드윈 허블은 M31에서 발견된 세페이드 변광성을 이용하여 거리를 측정했습니다. 측정된 값이 우리 은하의 영역보다 더 먼 약 150만 광년이라는 것을 발견했습니다. 이 발견은 그를 스타로 만들었습니다. 태양계가 속한 우리 은하가 우주의 전부라고 인식했던 그동안의 우주관을 뒤집고 우주의 면적을 수십억 배로 넓힌 발견이었기 때문입니다. 이 은하는 지름이 약 20만 광년, 거리는 우리 은하에서  250만 광년 떨어져 있기 때문에 5~7개의 보름달 정도의 큰 시선 크기를 차지하고 있습니다.  25억 년 후, 안드로메다 은하에 있는 별들의 수는 2조 개를 넘을 것입니다. 우리 은하 또한 주변의 왜소 은하와 마젤란 은하를 집어삼키면서 더 커질 것입니다. 우리 은하에 있는 별들의 수 또한 1조 개를 넘을 것입니다. 

 

두 은하의 충돌(안드로메다 은하와 우리 은하)

최근의 관측에 따르면 안드로메다 은하는 초당 약 110 킬로미터의 속도로 태양계가 속한 우리 은하로 접근하고 있습니다. 그리고 약 40억 년 후에는 우리 은하와 충돌할 것으로 예상됩니다. 이 은하는 우리 은하와 크기가 비슷하고 질량이 1/3 정도로 알려져 있습니다. 은하 충돌시 예상과 달리 블랙홀의 위축이 발생할 수도 있습니다. 이전에는, 은하들 사이의 충돌이 은하 중심에 있는 거대한 블랙홀의 활동을 반드시 증가시킬 것이라고 생각했습니다. 하지만 최근 일본 도쿄대 연구팀이 슈퍼컴퓨터로 다양한 은하 충돌 시나리오에 대해 정확한 시뮬레이션을 실시한 결과 일부 충돌이 오히려 중앙 블랙홀의 활동을 줄일 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 그동안의 예상과는 정반대의 연구결과가 나온 것입니다. 그 이유는 은하의 정면 충돌이 은하 물질의 핵을 제거하고 은하의 블랙홀에 대한 연료 공급을 차단할 수 있기 때문입니다. 네이처지에 발표된 이 연구는 우리 은하의 진화에 대한 우리의 이해를 넓힐 것으로 기대됩니다. 은하충돌시 우주적 재앙이 발생할 할 것이라고 생각하기 쉽지만 실제로는 한 쌍의 구름의 조합이 되어버릴 수가 있습니다. 구름이 충돌할 때, 큰 구름은 보통 작은 구름을 흡수합니다. 마찬가지로, 은하가 충돌할 때, 은하 내의 별들이 충돌할 가능성은 거의 없습니다. 그 은하들은 많은 다른 방법으로 충돌합니다. 때때로 작은 은하가 큰 은하의 바깥 부분과 충돌하여 지나가거나 합쳐지기도 하는데, 어느 경우든 충돌 경로를 따라 많은 별들이 교환됩니다. 그러나 연구결과를 보면 은하 충돌이 반드시 블랙홀 활동을 증가시키는 것은 아닙니다. 하지만 은하들은 정면으로 충돌할 수도 있습니다. 이 경우, 작은 은하들은 큰 은하들의 압도적인 조석력에 의해 찢어질 수 있습니다. 이 시나리오에서, 예상과 달리, 은하핵 안에서 매우 흥미로운 일이 일어날 수 있다는 것을 보여줍니다. 대부분의 은하는 은하 중심에 거대한 블랙홀(MBH)을 가지고 있습니다. 천문학자들은 오랫동안 은하의 충돌을 탐구해 왔고 만약 은하가 충돌한다면, 그들은 항상 핵에 있는 물질의 형태로 그것들을 연료로 사용할 것이라고 가정했습니다. 이 추정치에 따르면 블랙홀에 연료가 공급되면서 자외선과 X선으로 관측할 수 있다고 생각해온 블랙홀의 활동성이 크게 증가했습니다. 하지만, 이 연구는 그러한 일련의 사건들이 반드시 피할 수 없는 것은 아니며, 때때로 그 반대의 일이 일어난다고 믿을 수 있는 충분한 증거가 있다는 것을 발견했습니다. 우리 은하는 전에도 수많은 은하들과 충돌한 적이 있습니다. 은하의 충돌이 거대한 블랙홀의 활동을 증가시킬 것이라는 주장이 논리적으로 보이기는 하지만, 이 연구팀은 이 개념이 맞는지 실험하기를 원했습니다. 그들은 은하 충돌 시나리오를 매우 상세한 모델로 구성하고 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션했습니다. 연구팀은 어떤 상황에서는 작은 은하가 큰 은하로 진입하면 실제로 큰 은하의 큰 블랙홀 주변 물질을 제거할 수 있다는 시뮬레이션을 봤습니다. 그 결과 기존 이론과 달리 은하 충돌이 거대 블랙홀의 활동을 증가시키는 대신 감소시킬 수 있다는 것을 나타냅니다. 이 연구는 거대한 블랙홀을 둘러싸고 있는 둥근 도넛 모양의 가스 물질의 역동적인 진화를 계산했습니다. 들어오는 은하가 거대 블랙홀의 특성에 따라 결정된 임계점 이상으로 원형 고리를 가속시키면 가스 물질이 방출돼 거대 블랙홀이 굶어 죽을 수 있기때문입니다.