은하수는 어디로 갔을까? 
 두 번째 이야기 

                     * 은하수 관측하기 좋은 장소로 알려진 인디언 보호구역 
                                                   나바호 모뉴멘트밸리
                           

                                                                          천문학 박사 
                                                                              이 경 훈 

 은하수가 우유가 흐르는 강이 아니라 별들이 모여 있는 것이란 사실은 1609년 갈릴레이가 직접 만든 망원경으로 최초로 알아내었습니다. 영국의 천문학자 윌리엄 허셜은 태양이 중심에 있는 우주(우리은하)의 모양을 제안하였으며, 섀플리는 구상성단의 분포를 관측하여 우리은하는 약 10만 광년 크기의 납작한 원반 모양이라는 것을 밝혀내었습니다. 

                   위에서 본 우리은하의 모습과 옆에서 본 모습(ESA)

10만 광년 크기의 우리 은하에서 태양계는 은하의 중심에서 3만 광년 떨어진 나선팔 상에 위치합니다. 우주의 중심이었던 지구가 태양계의 3번째 행성으로 밀려나고, 우주 그 자체라 믿었던 태양계가 우리 은하 내 수천 억개 별들 중 하나라는 사실은 인간들에게 큰 충격을 주었습니다. 게다가 태양계는 은하 중심에서 멀리 떨어진 나선팔 위에 위치한다는 사실은 태양계-지구-인간이 특별하지 않고 우주에서 한 점 작은 존재라는 것을 일깨워줍니다.

인간들은 예전부터 자연과 더불어 살아왔고 특히 하늘은 동경의 대상이자 경외의 대상이었습니다. 하늘에 있는 천체는 일정한 규칙성을 갖고 움직이며 인간들에게 하늘의 뜻을 전달해주는 것으로 여겨왔고, 이후 이러한 하늘의 뜻을 알아내기 위해 천체의 움직임을 자세히 관찰하기 시작했습니다.

 

                  평탄한 땅 위에 둥근 하늘이 덮여 있는 초기 우주 모델

세계 곳곳의 고대 문명들은 공통적으로 평평한 지구를 하늘이라는 둥근 천장이 덮고 있으며, 이 천장과 땅 사이에는 태양과 달, 별들이 가득 차 있는데 이 모두가 신들의 지배를 받는다고 생각했습니다. 특히 그리스 인들은 하늘은 신의 세계이며 신의 세계는 완전하므로 천체는 구형이라고 믿었습니다. 또 천체의 운동은 조화를 이루고 있기 때문에 등속도 운동을 하고, 지구는 고귀하기 때문에 중심을 차지한다고 믿었습니다. 

                           지구가 우주의 중심인 톨레미의 천동설

코페르니쿠스는 우주의 중심을 결정함에 있어 운동이나 가치관의 관점이 아닌 어떤 것이 단순한가에 초점을 맞추어 연구를 시작했습니다. 그는 신이 톨레미의 체계와 같은 복잡한 우주를 만들어 낼 리가 없다는 생각에, 단순하고 아름다우며 조화로운 합리적인 원의 조합으로 된 우주체계를 고안하였습니다. 

케플러는 각 행성들이 태양을 한 초점으로 하는 타원 운동을 한다는 사실과 행성의 공전 주기의 제곱은 궤도 장반경의 세제곱에 비례한다는 조화의 법칙을 발견하여 우주 운행의 메카니즘의 한자락을 마침내 밝혀 내었습니다.

          케플러 제3법칙: 행성의 공전 주기의 제곱은 궤도 장반경의 세제곱에 비례한다

밤하늘을 둥글게 둘러싸고 있는 은하수는 우리은하의 중심에서 3만 광년 떨어진 곳에 위치한 태양계의 지구에서 우리은하를 바라 본 모습입니다. 우리은하의 중심부가 궁수자리 근처에 있어 여름철 은하수가 밝고 뚜렷하게 보이는 것입니다. 

여름철 초저녁 밤하늘을 바라보면 남동쪽 전갈자리와 궁수자리 부근에서 짙은 은하수 중심이 보이며 여름철 대삼각형(베가-알타이르-데네브)을 지나 카시오페이아자리쪽으로 가로지르는 은하수 아치를 볼 수 있습니다. 궁수자리쪽 은하수는 매우 밝고 짙은데 반해 카시오페이아쪽 은하수는 상대적으로 어둡습니다. 우리나라는 여름철 은하수가 밝고 잘 보이는데 비해 겨울철 은하수는 상대적으로 희미합니다.

                그랜드 캐년 워치타워 위를 가로지르는 여름철 은하수 아치(by 조종철)

우주에는 수천억 개의 은하가 존재합니다. 태양계가 속해있는 우리은하도 그 중 하나일 뿐입니다. 지구중심설(천동설)이 지배하던 중세까지 우주의 중심은 지구였습니다. 코페르니쿠스가 태양중심설(지동설)을 주창하고 갈릴레이 이후 많은 사람들과 과학자들에 의해 태양중심설이 받아 들여진 이후에야 우주의 중심이 지구에서 태양으로 옮겨 갔습니다. 20세기 초반 천문학자들에 의해 우리은하의 모습과 크기가 밝혀진 이후에 태양은 우주의 중심이 아닌 10만 광년의 지름을 가진 우리은하 중심에서 약 3만 광년이나 떨어진 나선팔에 위치한다는 사실을 알게 되었습니다. 허블이 외부 은하의 존재와 우주의 팽창을 밝히고 나서 우주에는 특별한 중심이 없으며, 우리은하는 우주에 존재하는 수천 억 개 은하 중 작은 하나에 불과하다는 사실을 알게 되었습니다.

여름 밤하늘 은하수는 우리를 둥글게 감싼 띠처럼 보입니다. 궁수자리와 전갈자리 부근은 은하수의 다른 부분보다 넓고 밝게 빛납니다. 바로 우리 은하의 중심이 있는 방향이죠. 은하수가 우리를 둥글게 둘러싸고 있어 일년내내 은하수를 볼 수 있습니다. 하지만 은하수를 가장 잘 볼 수 있는 계절은 여름철입니다. 가장 많은 별이 모여 있는 은하수 중심이 여름철 별자리인 궁수자리 부근에 있어 여름철 은하수가 가장 밝고 화려하게 보이는 것입니다. 물론 겨울철에도 희미하지만 은하수를 볼 수는 있습니다. 

여름철에 은하수를 찾기 위해서는 여름철 대표 별자리들을 잘 알고 있어야 합니다. 궁수자리와 전갈자리 사이에서 제일 밝았던 은하수는 거문고자리 직녀성과 독수리자리 견우성 사이를 지나 백조자리를 향해 뻗은 후 카시오페이아자리를 향합니다 이들 여름철 별자리를 찾으면 은하수를 쉽게 찾을수가 있습니다. 함께 나가서 다같이 은하수를 찾아봅시다.