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은하의 진화
은하의 형성과 진화에 관한 연구는 은하가 어떻게 형성되었고, 우주의 역사와 은하의 진화와의 연관성에 대한 대답을 찾는 것에 집중되고 있다. 몇몇 이론들은 이 분야에서 보편적으로 받아들여지고 있지만 은하의 형성과 진화에 관한 연구는 여전히 천체물리학의 활발히 연구되는 분야이다.
최근 초기우주에 관한 우주론 모델은 빅뱅(Bing Bang)이론을 기반으로 만들어졌다. 이 빅뱅이 일어난 후 30만년 뒤에 수소와 헬륨 원자가 형성되기 시작하였으며, 이를 재결합이라고 한다. 거의 대부분의 수소는 중성상태였고 쉽게 빛을 흡수했으나, 별은 아직 형성되지 않았다. 따라서 이 시기를 '암흑의 시대'(Dark Ages)라고 불렀다. 이후 밀도에 변화가 생기면서 이러한 원시 물질은 큰 구조물을 형성하기 시작했고 바리온입자(양성자,중성자 등)들은 차가운 암흑물질 헤일로의 형태로 응축하기 시작했다. 이러한 원시구조물 들이 오늘날 우리가 알고 있는 은하로 형성된 것이다.
초기 은하의 출현에 대한 증거는 2006년에 발견되었다. 이때 특이하게 높은 적색편이 값을 가지는 은하 IOK-1이 발견된 것이다. 천문학자들이 Abell 1835, IR1916와 같이 우주진화의 초기단계로 보이는 높은 적색편이 값을 가지는 대상에 대해 연구하는 과정에서 IOK-1의 나이와 구성은 보다 확실하게 수립되었다. 이러한 초기원시은하의 존재는 이들이 암흑의 시대 동안에 성장되었다는 것을 보여준다.
초기 은하형성을 일으키는 세부적인 과정은 천문학의 어려운 문제이다. 이를 설명하기 위한 이론은 크게 하향식(top-down)과 상향식(bottom-up)이론으로 분류된다. 하향식이론은 큰 규모의 원시은하 형태가 약 1억년 동안 동시에 붕괴하여 작은 은하들이 생성된다는 것이고, 상향식 이론에서는 구상성단과 같은 작은 구조가 처음에 형성되고 이후 이러한 구조물들이 결합하여 보다 큰 형태의 은하를 형성한다는 것이다. 이는 거대 암흑 물질 헤일로의 존재 등을 설명하기위해 앞으로도 추적인 수정을 필요로 할 것이다.
은하가 형성되는 처음 10억년동안에 구상성단, 중심부의 거대 블랙홀 그리고 금속 함량이 낮은 종족II형별들이 은하 벌지 등 주요 구조물에서 만들어졌다. 거대 블랙홀은 은하에 유입되는 추가 물질의 총량을 제한함으로써 은하들이 활발하게 성장하는데 주요역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 성장 과정에서 은하는 폭발적인 별 생성을 하게 된다.
이후 20억년동안, 은하에 축적된 물질들은 은하 원반으로 정착하게 된다. 은하는 일생동안 고속 구름들과 왜소은하들로부터 떨어지는 수소와 헬륨 등의 물질들을 계속 흡수하게 된다. 그리고 별들의 생성과 죽음을 반복하면서 무거운 원소들의 함량이 서서히 증가하게 되며, 결국에는 행성들을 형성하게 되는 것이다.
은하의 진화는 상호작용과 충돌에 의해 상당한 영향을 받는다. 은하들의 병합은 은하 형성 초창기에 흔히 일어나게 되고, 대다수의 은하들은 형태학상 특이한 은하모양을 띠게 된다.
최근 초기우주에 관한 우주론 모델은 빅뱅(Bing Bang)이론을 기반으로 만들어졌다. 이 빅뱅이 일어난 후 30만년 뒤에 수소와 헬륨 원자가 형성되기 시작하였으며, 이를 재결합이라고 한다. 거의 대부분의 수소는 중성상태였고 쉽게 빛을 흡수했으나, 별은 아직 형성되지 않았다. 따라서 이 시기를 '암흑의 시대'(Dark Ages)라고 불렀다. 이후 밀도에 변화가 생기면서 이러한 원시 물질은 큰 구조물을 형성하기 시작했고 바리온입자(양성자,중성자 등)들은 차가운 암흑물질 헤일로의 형태로 응축하기 시작했다. 이러한 원시구조물 들이 오늘날 우리가 알고 있는 은하로 형성된 것이다.
초기 은하의 출현에 대한 증거는 2006년에 발견되었다. 이때 특이하게 높은 적색편이 값을 가지는 은하 IOK-1이 발견된 것이다. 천문학자들이 Abell 1835, IR1916와 같이 우주진화의 초기단계로 보이는 높은 적색편이 값을 가지는 대상에 대해 연구하는 과정에서 IOK-1의 나이와 구성은 보다 확실하게 수립되었다. 이러한 초기원시은하의 존재는 이들이 암흑의 시대 동안에 성장되었다는 것을 보여준다.
초기 은하형성을 일으키는 세부적인 과정은 천문학의 어려운 문제이다. 이를 설명하기 위한 이론은 크게 하향식(top-down)과 상향식(bottom-up)이론으로 분류된다. 하향식이론은 큰 규모의 원시은하 형태가 약 1억년 동안 동시에 붕괴하여 작은 은하들이 생성된다는 것이고, 상향식 이론에서는 구상성단과 같은 작은 구조가 처음에 형성되고 이후 이러한 구조물들이 결합하여 보다 큰 형태의 은하를 형성한다는 것이다. 이는 거대 암흑 물질 헤일로의 존재 등을 설명하기위해 앞으로도 추적인 수정을 필요로 할 것이다.
은하가 형성되는 처음 10억년동안에 구상성단, 중심부의 거대 블랙홀 그리고 금속 함량이 낮은 종족II형별들이 은하 벌지 등 주요 구조물에서 만들어졌다. 거대 블랙홀은 은하에 유입되는 추가 물질의 총량을 제한함으로써 은하들이 활발하게 성장하는데 주요역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 성장 과정에서 은하는 폭발적인 별 생성을 하게 된다.
이후 20억년동안, 은하에 축적된 물질들은 은하 원반으로 정착하게 된다. 은하는 일생동안 고속 구름들과 왜소은하들로부터 떨어지는 수소와 헬륨 등의 물질들을 계속 흡수하게 된다. 그리고 별들의 생성과 죽음을 반복하면서 무거운 원소들의 함량이 서서히 증가하게 되며, 결국에는 행성들을 형성하게 되는 것이다.
은하의 진화는 상호작용과 충돌에 의해 상당한 영향을 받는다. 은하들의 병합은 은하 형성 초창기에 흔히 일어나게 되고, 대다수의 은하들은 형태학상 특이한 은하모양을 띠게 된다.
최종수정일
2020년 11월 13일