태양밖을 가보지도 못했는데 우리은하 모습은 어떻게 알까

시골이나 산속에서 밤하늘에 보이는 별들은 우리 은하 안에 있다. 특히 여름철 밤하늘을 뿌옇게 가로지르는 은하수는 우리 은하 중심 부분의 모습으로 별이 너무 많아서 마치 구름처럼 뿌옇게 보인다. 우리 은하의 그림이나 이미지도 찾아보면 볼 수 있다.

우리가 사는 은하는 나선 은하이다. 소라 껍데기처럼 빙빙 비틀린 것처럼 보인다. 나선 은하는 나선팔의 종류와 휘감긴 형태에 따라 크게 세 가지로 분류한다. 첫째는 단 두 개의 뚜렷한 나선 팔이 휘감긴 그랜드 디자인(Grand design) 나선 은하가 있다. 나선 은하의 약 10%가 여기에 속한다. 둘째는 우리 은하처럼 여러 개의 나선팔로 휘감긴 다중 나선(Multi-arm) 은하가 있다. 나선 은하의 약 60%가 여기에 속한다. 셋째는 나선 팔이 구분되지 않고 양털, 솜털 구름처럼 가스 구름이 가득 채워진 종류가 있다. 이를 양털(Flocculent) 나선 은하라고 한다. 나선 은하 전체의 약 30%가 해당된다. 우리 은하는 중심에 뚜렷한 막대 구조가 있고, 휘감긴 네 개의 나선팔로 이루어진 막대 나선 은하로 추정된다.

우리가 사는 은하의 원반은 중앙의 얇은 원반을 두꺼운 원반이 감싸고 있는 이중구조이다. 지름이 약 10만 광년에 걸쳐 펼쳐져 있는 얇은 원반(thin disk)은 두께가 1천 광년 정도고, 그 위와 아래로 수천 광년에 달하는 두께의 두꺼운 원반(thick disk)이 형성돼 있다. 얇은 원반에는 철과 같은 중 원소 비중이 수소와 헬륨 등보다 훨씬 높은 젊은 별이 집중돼 있다. 두꺼운 원반에는 중 원소 비중이 낮은 오래된 별이 아주 성기게 있다. 맑은 날 밤하늘에서 맨눈으로 볼 수 있는 부분은 얇은 원반이며 두꺼운 원반은 희미해 보이지 않는다.

우리 인간은 단 한 번도 태양계 밖을 가본 적이 없다. 그 동안 인류가 만든 탐사선 중 보이저 1호가 이제 겨우 태양계를 벗어났다. 인간이 타고 간 것도 아니다. 우리 은하를 보려면 우리 은하 밖에서 보아야 한다. 그러나 은하 밖으로 나가는 것은 불가능하다. 인류는 우리 은하의 모습을 촬영한 적이 없다. 사실 우리 은하의 모습은 추측에 의해 그려진 것이다. 그렇지만 천문학자들은 우리 은하의 모습이 이와 같다고 생각한다.

과학자들은 오랫동안 우주에 있는 은하를 관측해왔다. 관측 결과 은하마다 구조와 생김새가 다르다는 것을 알아냈다. 우주의 은하는 타원형과 나선형, 불규칙 형 등 크게 세 가지가 있다. 타원형 은하는 성간물질이 많지 않아 새로운 별이 거의 태어나지 않는다. 그래서 주로 늙은 별들이 많고, 별도 많지 않다. 반면 나선형 은하는 별의 탄생이 활발하다. 또 불규칙 형 은하는 나선은하, 타원은하와 달리 일정한 모양을 갖추고 있지 않다.

우리 은하에서는 청색 별들이 많이 발견된다. 갓 태어난 별들은 청색을 띤다. 우리가 사는 은하에서는 많은 별들이 탄생하고 있다. 우리 은하가 타원형이거나 불규칙 형이면 별들이 많지 않고, 청색 별들도 없다. 또 우유를 뿌려놓은 모습의 은하수도 볼 수 없다. 그래서 우리 은하는 나선형 은하이다. 이를 통해 우리 은하의 모습을 추정한 것이다. 하지만 큰 숲을 멀리서 본 것과 같은 대략적인 모습이다. 천문학계에서는 우리 은하의 정밀지도를 작성하려는 시도를 하고 있다.