맹륜(孟伦)
【정견망】
최근 컴퓨터 시뮬레이션 실험에 따르면, 은하계의 나선팔이 태양을 외부로 밀어내어 탄생지에서 멀어지게 했을 가능성이 있는 것으로 나타났다. 영국 과학 잡지 ‘뉴 사이언티스트(New Scientist)’가 2008년 9월 17일 이보도했다. 이 시뮬레이션 결과는 태양계 부근 항성들의 화학 성분 조합이 왜 그토록 다양성을 띠는지 설명해 줄 수 있다.
많은 항성이 은하계 나선팔에 의해 탄생지에서 밀려나 복잡하고 신축적인 우주 궤도로 이동하지만, 태양을 포함한 많은 별은 여전히 은하 중심(galactic centre)에 위치하며 명확한 궤도 경로를 유지하고 있다.
은하계와 유사한 나선 은하에서 태양이 발생지로부터 소외되었을 수 있음을 보여주는 새로운 시뮬레이션. (삽화: 로크 로스카르)
현재 최신 컴퓨터 시뮬레이션 결과에 따르면, 은하계의 나선팔은 항성을 탄생지에서 수천 광년 떨어진 곳으로 튕겨낼 수 있지만, 항성들은 여전히 원형 궤도에서 공전한다. 미국 워싱턴 대학교의 천문학자 로크 로스카르(Rok Roškar)는 “우리의 시뮬레이션 실험 결과, 태양과 같은 항성은 현재와 완전히 다른 성계에서 기원했을 가능성이 있다는 점을 발견했습니다.”라고 밝혔다.
은하계 나선팔의 소멸
로스카르와 동료들은 100억 년 전 천체 내 은하계 나선 원반의 형성을 모의 실험할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이션 시스템을 개발했다. 이 시기는 은하계가 다른 은하와 합병되는 단계였다. 연구팀은 은하 원반이 확대되거나 내부 항성이 위치를 이동할 때 나선팔이 형성되거나 소멸한다는 것을 발견했다. 이 시기 동안 은하 원반 내의 많은 항성은 반경 방향 이동(radial migration)을 거치며 은하 중심에 더 가까워지거나 더 멀어졌지만, 여전히 원형 궤도에서 공전했다.
로스카르는 ‘뉴 사이언티스트’ 잡지에 “이는 우리를 놀라게 했습니다. 일반적으로 우리는 항성의 궤도가 나선팔처럼 변화하여 더욱 타원형의 형상을 이룰 것이라고 가정하기 때문입니다.”라고 말했다.
항성에 작용하는 추가 견인력
은하는 ‘공동 회전 공명(corotation resonance)’ 과정을 통해 항성을 반경 방향으로 이동시킨다. 나선팔 끝부분에 가까운 항성은 강한 인력 작용을 받게 되며, 이는 항성의 운행 속도를 증가시켜 은하 중심에서 더 먼 궤도로 보내지게 한다.
반대로 중심에 가까운 항성은 중심에 의해 견인되어 운행 속도가 비교적 느려지고, 은하 중심에 더 가까워지게 된다.
항성의 반경 방향 이동 현상은 매우 흔하다. 연구원들은 태양 부근에 있는 항성 중 절반 이상의 위치에 변화가 발생했을 것으로 추정하고 있으며, 그 거리는 은하 중심에서 약 26,000광년 떨어진 곳이다.
덴마크 코펜하겐 소재 닐스 보어 천문학·물리학·지구물리학 연구소(NBIfAPG)의 요하네스 안데르센(Johannes Andersen)은 “이 연구는 매우 훌륭합니다. 하지만 항성이 과거에 이동했다는 사실을 입증하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. 이러한 이동 과정은 우주 궤도에 관측 가능한 기록을 남기지 않을뿐더러, 항성의 운동 속도 변화가 매우 크기 때문입니다.”라고 말했다.
시간에 따라 변화하는 은하 나선팔
다른 은하계 내의 항성 수량을 분석하면 몇 가지 단서를 파악할 수 있다. 항성은 은하 내부에서 형성되기 때문에 은하 중심에 가까운 항성이 비교적 젊다. 그러나 이는 항성의 위치 이동 영향에 따라 그 연령 분포 상황이 변할 수 있다. 로스카르는 또한 은하 나선팔이 시간의 흐름에 따라 현저하게 변화하는지 여부도 핵심적인 요소라고 지적했다.
태양의 경우, 그 생애 과정에서 명확한 위치 이동이 있었으며 은하 나선팔이 모두 정적인 상태에 있었던 것은 아니다. 만약 나선팔이 계속 정지 상태를 유지했다면, 항성은 말발굽 모양의 경로로 운행하며 나선팔의 가까운 곳과 먼 곳 사이를 요동쳤을 것이다.
컴퓨터 시뮬레이션 결과, 은하의 나선팔은 내부와 외부에서 번쩍이며 외형 또한 그에 따라 변했다. 하지만 은하계의 변화가 정말 컴퓨터 시뮬레이션과 같은지는 누구도 확신할 수 없다. 안데르센은 “현재 우리는 은하계 나선팔이 이러한 현상을 갖추고 있는지 여부를 여전히 알지 못합니다.”라고 밝혔다.
중국 고대에 사람들은 천인합일(天人合一)을 믿었으며, 하늘의 변화는 반드시 인간 세상에 영향을 미친다고 여겼다. 그리하여 황궁(皇宮) 안에는 천상을 관측하는 전문 기구를 설치하고 한시도 멈추지 않고 천상의 변화를 관찰하며 천명(天命 하늘의 명령)에 귀를 기울였다. 현재 은하계에는 전례 없는 격변이 발생하고 있다. 천문학자들은 이미 4개의 주요 나선팔을 가졌던 은하계에 현재 단 2개의 주팔만 남았다는 사실을 발견했다. 이제 태양계에서도 이러한 변화가 발생했을 가능성이 발견되었으니, 현재 인간 세상에서 일어나는 온갖 이상 현상과 천재지변을 이해하는 것은 어렵지 않은 일이다.
참고문헌: http://space.newscientist.com/article/dn14749-sun-may-have-been-thrown-far-from-its-birthplace.html
원문위치: https://www.zhengjian.org/node/54933