우주에서 가장 이상한 은하 | 어떻게 만들어진건지 아무도 모름...

우주에는 정말 다양한 은하들이 있습니다. 은하의 모양은 크게 두 가지로 구분하죠. 우선 별들이 펑퍼짐하게 공 모양으로 분포하는 타원은하가 있습니다. 타원은하 속의 별들은 은하 중심 블랙홀을 중심으로 각각의 별들이 랜덤한 방향으로 궤도를 돌죠. 벌떼가 윙윙거리면서 랜덤하게 무리지어 나는 모습을 보면 전체적으로 둥근 타원 모양으로 보이는 것과 같습니다. 두 번째로 별들이 납작한 원반 모양으로 보이는 원반은하가 있습니다. 별들이 일제히 같은 방향으로 돌기 때문에 납작한 원반 모양을 이루죠. 보통 원반은하는 크고 아름다운 나선파를 그리기 때문에 나선은하라고도 부릅니다. 그런데 우주에 있는 은하들 중에는 이 두 가지 카테고리만으로는 정의하기가 까다로운 이상한 모양의 은하도 있습니다. 그 중 가장 대표적인 은하를 꼽는다면 마치 거대한 도넛처럼 선명한 고리 형태를 두르고 있는 호그천체를 꼽을 수 있죠. 과연 이 독특하게 생긴 동그란 고리 모양의 호그천체 은하는 대체 어쩌다가 만들어진 걸까요? 우주먼지의 현저타임즈 아직 설명되지 않고 있는 이 미스터리한 거대한 고리 모양의 은하에 대한 이야기를 소개합니다. 대략 6억 광년 정도 거리에 떨어진 호그천체도 어쨌든 은하입니다. 우리 은하처럼 수많은 별들이 모여 있죠. 이 독특한 고리 모양의 천체는 1950년에 처음 발견되었습니다. 하지만 워낙에 모양이 독특하다 보니 처음에는 천문학자들도 이게 평범한 은하일 거라고 생각하지 않았죠. 실제로 이 천체를 처음 발견했던 천문학자 호그도 이것이 고리의 형태를 하고 있는 행성상 성운일 거라 생각했습니다. 행성상 성운은 태양처럼 그리 무겁지 않은 별이 준환을 마치고 붕괴할 때 사방으로 물질을 토해내며 남기는 잔해죠. 행성상 성운은 사실 원래 있던 별의 자전, 쌍성 여부 등 여러 복잡한 조건에 따라 천차만별 다양한 모양을 만듭니다. 그중에 고리 형태는 비교적 단순한 형태죠. 이름 그대로 거대한 고리 모양을 하고 있는 고리 성운이 대표적입니다. 호그는 처음에 이 이상한 은하를 발견했을 때 그저 멀리서 발견된 또 다른 고리 성운일 거라 생각했죠. 또 한 가지 가능성을 제시했습니다. 무거운 은하 때문에 주변 시공간이 왜곡되면서 만들어진 중령 렌즈의 이미지일 수 있다고 생각했죠. 실제로 아주 절묘하게 렌즈 역할을 하는 천체와 그 너머 배경 천체가 거의 일직선 상에 놓이게 되면 배경 천체의 혀상이 완벽하게 둥근 고리의 모양으로 보이는 놀라운 모습을 볼 수 있습니다. 하지만 당시 기술로 사진 속 중심부와 외곽의 둥근 고리가 각각 지구에서 얼마나 먼 거리에 떨어지는지를 확인할 길은 없었죠. 따라서 중령 렌즈일 것이란 호그의 추측도 단지 가설에 머물렀습니다. 사실 제대로 된 진짜 중령 렌즈 이미지를 처음으로 보게 되었던 건 1990년 허블 마운경이 올라가면서 부터였습니다. 이 사실을 생각해보면 허블 마운경이 올라가기도 한참 이전에 지상 마운경으로 중령 렌즈 이미지를 포착했을 거라 기대했던 호그의 예상은 굉장히 귀여운 측면이 있죠. 이후 1987년 드디어 호그 천체에 대한 보다 자세한 연구가 이루어졌습니다. 안쪽의 중심부와 외곽을 둘러싼 고리 부분의 스펙트럼을 관측한 결과 둘 모두 똑같은 적색 편의를 보였죠. 이것은 중심부와 외곽의 고리가 모두 같은 거리에 떨어진 즉 하나의 천체라는 것을 의미했습니다. 만약 호그가 조심스럽게 제안했듯이 이게 정말 중령 렌즈였다면 외곽의 고리 형태는 더 흐릿하게 뭉개진 모습으로 보였어야 합니다. 훨씬 더 먼 거리에 놓여있는 배경 은하였을 테니 말이죠. 하지만 이후 새롭게 진행된 추가 관측 이미지를 보면 고리 부분도 선명하게 개별 별과 성단이 구분되고 있습니다. 이것은 그리 멀지 않은 거리에 떨어진 하나의 은하의 일부라는 것을 보여주죠. 호그 천체 중심부는 유독 노랗게 빛납니다. 비교적 나이가 많은 미지근한 별들이 높은 밀도로 모여있는 은하 중심부죠. 그에 비해서 외곽 고리는 훨씬 푸르고 하얗게 빛납니다. 훨씬 최근에 태어난 어리고 뜨거운 별들이 고리를 이루고 있는 것이죠. 중심의 은하액과 외곽의 고리는 확실하게 구분됩니다. 그 사이에는 거의 아무것도 없는 것처럼 텅 비어있죠. 바로 이러한 특징이 이 은하를 단순한 원반은하, 나선은하만으로 분류하기 참 난감하게 만듭니다. 일반적인 원반은하라기엔 원반은 텅 비어있으니까요. 마치 누군가 피자 속은 다 먹고 빵 테두리만 동그랗게 남겨놓은 것처럼 보입니다. 어쩔 수 없이 천문학자들은 호그 천체와 같이 극히 드문 예외를 고리은하, 링 갤럭시라고 부르기로 합니다. 이와 비슷한 또 다른 대표적인 사례로 NGC 1291이라는 은하가 있습니다. 또 고리은하와 비슷하게 극고리은하, 폴라링 갤럭시로 불리는 또 다른 타입의 은하도 존재합니다. 하지만 사실 폴라링 갤럭시는 이름은 비슷하지만 엄연하게 다릅니다. 극고리은하의 경우 비교적 그 기원을 잘 이해하고 있는데요. 극고리은하는 평범한 두 은하가 서로의 중력에 끌려 충돌과 상호작용을 주고받는 과정에서 고리가 만들어진 결과라고 보고 있습니다. 은하 충돌의 결과는 각 은하의 진량, 은하가 품고 있는 가스의 양, 그리고 은하가 서로 부딪히는 각도와 속도에 따라 다양하게 달라질 수 있습니다. 극고리은하도 아주 극적인 사례 중 하나죠. 충돌 중인 두 은하가 마치 서로를 파고들어 관통하는 것처럼 보입니다. 물론 이 장면도 인상적이긴 하죠. 하지만 호규천체와는 분명 다릅니다. 극고리은하는 그래도 호규천체와 같은 완벽한 고리에 비해서는 비교적 더 흔한 편이죠. 그렇다면 이 완벽한 고리를 그리고 있는 은하는 대체 어떻게 존재하는 걸까요? 그나마 이와 비슷하게 생긴 또 다른 사례로 수레바퀴은하를 떠올릴 수 있습니다. 수레바퀴은하도 중심에 밝게 빛나는 은하의 그리고 가장자리를 둥글게 해와 쌓은 고리 형태를 보이죠. 사실 이곳은 굉장히 극적인 은하 충돌로 인해 만들어진 결과물입니다. 원래 평범한 원반 모양을 하고 있던 은하를 향해서 약간 작은 은하가 거의 정중앙을 뚫고 충돌했죠. 그 순간 사방으로 둥근 충격파가 퍼졌고 원래 존재했을 나선팔은 모두 흐트러졌습니다. 마치 달의 운석이 떨어지면 둥근 크레이터가 생기는 것처럼 일종의 은하 버전의 거대한 크레이터라고 볼 수 있죠. 다만 수레바퀴은하 역시 호규천체와는 분명한 차이가 있습니다. 잘 보면 수레바퀴은하에는 이름에 걸맞게 은하 가장자리까지 이어진 여러 가닥의 바퀴살들이 보이죠. 충돌 직후 파괴되었던 나선팔 형태가 다시 복원되는 과정이라 보고 있습니다. 반면 극고리은하, 수레바퀴은하와 비교했을 때 호규천체는 그 은하 중심부와 가장자리가 너무나도 명확하게 구분되어 있습니다. 정말 그 사이에 아무것도 없이 텅 비어있는 것처럼 보이죠. 게다가 가장자리 고리의 형태도 전혀 비대칭하거나 찌그러져 있지 않습니다. 완벽하고 질서정연한 고리를 그리고 있죠. 여전히 천문학자들은 대체 어떻게 이런 완벽한 고리가 우주에 존재할 수 있었는지 별다른 명확한 답을 찾지 못하고 있습니다. 물론 몇 가지 가설은 존재합니다. 그 중 하나는 사실 이 은하가 중심의 막대를 갖고 있는 막대은하였다는 가설이죠. 은하 중심 막대 구조는 은하가 품고 있는 가스물질을 중심부로 빨아들이면서 은하 안에 질량분포를 변형시키는 중요한 역할을 합니다. 주변의 다른 은하들과 직접적인 충돌이 없더라도 막대를 품고 있는 은하는 홀로 형태가 훨씬 다이나믹하게 바뀔 수 있죠. 가설에 따르면 오래전 이 은하 중심에 존재했던 막대 구조를 통해서 별 원반에 존재했던 다량의 가스물질이 은하 중심부로 밀집될 수 있습니다. 그 결과 가장자리엔 둥근 일부만 남게 되었고 중심에는 나이 든 별들이 모여있는 노란 핵이 형성될 수 있죠. 한때 주목받았던 가설이긴 하지만 안타깝게도 지금은 큰 관심을 받지 못하고 있습니다. 보통 은하 중심 막대 구조로 인해서 은하의 형태가 바뀌게 되면 중심엔 이토록 완벽하게 둥근 핵이라기보단 좀 더 크게 찌그러진 타원 모양의 핵을 남깁니다. 또 여전히 은하 외곽의 고리 부분에 별들이 완벽하게 둥근 원규도를 그리며 돌고 있기 때문에 오래전 은하 중심 막대 구조로 인해서 은하 안에 있던 별과 가스물질의 역학적인 움직임과 분포가 변형되었을 거란 가설은 힘을 잃게 되었죠. 원래는 평범했던 작고 둥근 은하가 주변에서 다른 은하로부터 물질을 빼앗아오고 외곽의 둥근 고리 형태를 형성했을 가능성도 있습니다. 하지만 지름 6만 광년에 달하는 이 거대한 호그천체 가장자리 거대한 고리를 채우기 위해선 우리 은하보다 더 많은 양의 가스물질이 필요합니다. 따라서 한꺼번에 이런 많은 양의 가스물질이 외부에서 유입되었을 거라 보는 것도 굉장히 어려운 측면이 있죠. 결국 여전히 이 아름답고 완벽한 고리를 그리고 있는 호그천체의 기원은 해결되지 않는 수수께끼로 남아있습니다. 이 사진은 허블마원경이 2001년 7월 9일에 촬영한 사진입니다. 사진을 잘 보면 놀랍게도 호그천체의 거대한 고리에서 한시 방향의 멀리 또 다른 비슷한 고리 형태의 은하가 우연히 겹쳐있는 것을 볼 수 있습니다. 우주 전체 은하들 중에서 0.1%밖에 안 될 거라 추정되는 이 독특한 고리 형태의 은하가 하나도 아니고 두 개가 우연히 비슷하게 겹쳐 보인다니 이건 정말 재미있는 우연이죠. 가까운 우주 또 훨씬 먼 우주 거리가 전혀 다른 두 곳에서 참 절묘하게도 우주에서 가장 보기 드문 두 존재가 함께 겹쳐 보이는 거죠. 이러한 모습은 아무리 확률이 극도로 낮은 일이라도 결국 이 광활한 우주 어딘가에선 반드시 벌어질 수밖에 없다는 것을 보여주는 이 우주의 엄청나게 거대한 스케일을 느낄 수 있게 해줍니다. 이제 여러분도 허블이 바라봤던 아름다운 우주의 풍경을 매일매일 즐기면서 살아보는 건 어떨까요? 신한카드에서 선보이는 처음 애니버스 카드 허블 마원경을 통해서 촬영한 사진들을 이제 여러분들의 지갑 안에 담을 수 있습니다. 2020년 나사는 허블 우주 마원경의 30번째 생일을 맞이해서 재미있는 이벤트를 진행했습니다. 나의 생일 날짜를 입력하면 정확히 허블 마원경이 그 날짜에 찍었던 사진을 보여주는 웹사이트를 만들었죠. 전 세계에서 우주를 사랑하는 많은 사람들은 자신의 생일, 기념일에 허블이 과연 어떤 우주를 바라봤는지를 확인했습니다. 그리고 매일 단 하루도 쉬지 않고 우주를 바라봐준 허블의 이야기를 들었죠. 올해로 34번째 생일을 맞고 있는 1990년생 허블 우주 마원경은 어쩌면 저와 비슷한 MZ세대라고 볼 수 있지 않을까 싶네요. 나사에서 진행했던 이 멋진 허블 마원경의 생일 프로젝트에서 영감을 받아 이번에 신한카드에서 새롭게 선보이는 처음 애니버스 카드는 바로 여러분만을 위한 특별한 날짜, 특별한 생일, 특별한 기념일을 기를 수 있는 여러분에게 가장 특별하고 소중한 날짜는 언제인가요? 바로 그 날짜에 허블 마원경으로 찍은 우주의 모습을 한 조각 떼어내서 여러분들의 카드 안에 담을 수 있는 이 멋진 기회를 소개해드립니다. 여러분에게 가장 특별한 순간, 가장 기억하고 싶은 순간 바로 그 순간은 이 우주에서 딱 하나뿐이니까요. 신한카드의 처음 애니버스 카드와 함께 수천, 수억 강년을 날아와서 도착한 이 소중한 우주의 빛을 여러분의 품속에 소중하게 간직해보시길 바라겠습니다. 우주먼지 현사타임즈 오늘은 여기에서 마칩니다. 구독과 좋아요도 부탁드릴게요. 우주먼지 여러분 감사합니다. 안녕!