우주에 떠 있는 모든 것은 계속 움직이고 있다.
그것은 매우 거대한 천체인 은하도 마찬가지이지만, 인간의 시간 크기로 그것을 이해하는 것은 거의 불가능하다.
그래서 이번, 메릴랜드 대학(UMD)이 주도한 새로운 연구는, 은하의 기원시기(우주탄생으로부터 15억년)부터 현대(약 130억년 이상)까지의, 115억년간에 걸쳐 은하 및 은하단 1만 개의 움직임을 추적하는 시뮬레이션을 실시했다.
이 연구는, 같은 수법으로 한층 더 100억년 앞까지 은하의 움직임을 예측할 수도 있다고 한다.
논문은 천문학에 관한 과학잡지 "The Astrophysical Journal"에의 게재가 결정되어 있고, 내용에 대해서는 현재 프리프린트 서버 "arXiv"에서 열람이 가능하다.
■ 우주의 역사를 통해 보는 대규모 은하의 움직임
이번 연구의 주요 집필자인 에드 샤야 UMD 천문학자는, 연구에 대해 다음과 같이 말하고 있다.
"우리는 우주의 대규모 질량 구조를 만들어낸 중력 상호작용을 역해석함으로써, 그 상세한 형성사에 초점을 맞췄습니다"
연구팀은 은하수의 은하를 중심으로 한, 주위 3억 5천만 광년의 영역에 대해 수학적인 해석 기법을 이용하고, 은하의 현재의 밝기, 위치, 운동에 근거해 과거의 경로를 계산했다.
이 계산에서는, 빅뱅 이론의 물리 법칙이 적용되고 있고, 은하는 최초, 허블 팽창률이라고 불리는 우주의 팽창 속도를 따라서 퍼져 간다고 생각되어지고 있다.
그러나 시간이 경과하면, 은하는 주위 천체의 중력적인 영향을 받아 운동이 변화한다.
단 우주의 팽창에 수반해 산개해 나가는 것 만이 아니고, 서로 끌어당겨 은하단이나 보이드(공동)라고 불리는 빈 영역을 형성해, 우주의 대규모 구조가 되는 필라멘트나 그레이트월을 형성해 간다.
이렇게 해서 은하는, 10억 년 동안 수백 광년이라는 단위로 순수한 우주의 팽창으로부터 벗어나는 것이다.
밀도가 높은 영역에서는, 은하의 궤도는 매우 복잡해진다. 그곳에서는 은하끼리 충돌해 합체할 수도 있다.
위의 이미지가, 은하수의 은하를 중심으로 주위 3억 5천만 광년의 범위(직경 7억 광년)를 시뮬레이션 한 은하의 움직임이다.
검은 선으로 되어 있는 것이 은하의 경로를 나타내고, 흐릿한 색으로 분류된 영역은 질량 분포를 나타낸 등고선이다.
조금 보기 어렵지만, 중심에는 3D 모델에 친숙한 XYZ 축을 나타낸 적청록 화살표가 그려져 있지만, 이 원점의 위치가 은하수 은하를 나타내고 있다.
이미지의 상부에 쓰여진 "Coma"는 "머리카락자리 초은하단(Coma Supercluster)"를 나타내고, 우측에 쓰여진 "Perseus"는 "Perseus-Pisces Supercluster"를 나타내고 있다.
이러한 시뮬레이션으로부터 은하의 움직임을 보면, 은하들을 구동시키고 있는 중심적인 영역이 밝혀진다.
연구자가 특히 흥미롭게 주목하고 있는 것은, "Centaurus"라고 쓰여진 이미지 중심 부근에 있는 물질과 은하의 밀도가 집중된 영역이다.
이곳은 4개의 초은하단을 포함한 매우 거대한 라니아케어 초은하단(Laniakea Supercluster)의 중심이 되고 있다.
은하수 은하도, 이 라니아케어 초은하단에 속해 있다.
연구팀은 이것이 "그레이트 아트랙터"라고 불리는 우주의 대규모 구조 중 하나라고 생각하고 있다. 그레이트 어트랙터(Great Attractor)란 우리 은하를 포함한 광활한 영역 내 은하들을 우주 팽창의 기세를 거슬러 움직이는 동력원으로 예측되는 존재이다.
하지만, 그 정체는 지금까지 밝혀지지 않았다.
"이번 은하의 궤도 계산에 의해, 이 수수께끼에 싸인 영역이 처음으로 밝혀졌습니다" 하와이대 천문학자 브렌트 탈리(R. Brent Tully) 씨는 이렇게 설명하고 있다.
중요한 발견에 공헌한 이 시뮬레이션은, 같은 수법에 의해서 향후의 은하의 움직임을 에측할 수도 있다고 한다.
이 시뮬레이션의 결과에서는, 은하의 움직임은 결국 우주의 가속 팽창이 지배하고 있고, 100억 년 후에는 대부분이 뿔뿔이 흩어져 가는 것으로 나타났다. 단, 국소적으로는 은하의 합체 및 합류는 계속 되는 것 같다는....
