춤의 신으로 현현한 힌두교의 시바 신이 창조의 춤을 추고 있다. 10세기에 제작된 이 청동 조각상은 시바신의 불꽃 광륜으로 우주의 순환을 표현하고 있다. 연꽃은 힌두교에서 깨달음의 상징이다. 그 연꽃에서 불꽃이 활활타오르고 있다. 시바신은 인간의 무지를 상징하는 아파스마라푸루사Apasmarapurusa를 밟고 춤을 춘다. 뒤로 뻗은 오른손으로 창조의 상징인 작은 북 모양의 다마루damaru를 쥐고 있다. 또 뒤쪽 왼손은 파괴의 상징인 불, 아그니agni를 잡고 있다. 앞쪽 왼손은 코끼리의 코처럼 생긴 가자하스타gajahasta를, 앞쪽 오른손은 마브하야문드라Mabhaya-mundra의 자세를 취하고 있다. ‘마브하야문드라‘ 를 글자 그대로 옮기면 ‘두려워 마십시오.‘ 라는 뜻이다. - P480
도道는 거대하므로 나를 벗어난다 할 수 있고 나를 벗어난다니, 그것은 내게서 멀리 떨어져 자리한다. 또한 멀리 있으니, 그것은 결국 내게 되돌아오리라. -노자 <도덕경> - P481
맑은 하늘 높은 곳에 뚜렷하게 눈에 띄는 은하수라는 거대한 길이 있다. 은하수는 자신의 광채로 밝게 빛나며 이 길에는 신들께서 주석하신다. 이곳은 위대한 우레의 왕궁이며 막강한 천상의 실세들이 거주하는 곳. 나는 감히 이곳이야말로 위대한 하늘의 바른 길이라 부르리라. - 오비디우스, 「변신 이야기」 - P482
지금부터 100억 또는 200억 년 전에 빅뱅 Big Bang 이라고 불리는 대폭발의 순간이 있었고 우주는 그 대폭발에서 비롯됐다. - P482
현존 우주에 있는 모든 물질과 에너지가 대폭발의 순간에는 상상할 수 없을 정도로 높은 밀도로 모여 있었을 것이다. 그 상태는 부피를 전혀 갖지 않는 수학적 의미의 점이었다. 바로 그 점이 ‘우주의 알‘이었다. 지구상 여러 문화권들의 창조 신화에서 우리는 우주의 알이라는 개념을 공통적으로 발견하게 된다. - P482
대폭발의 순간에 이 우주의 모든 물질과 에너지가 현존 우주의 어느 한구석에 모여 있었다는 것이 아니다. 우주 전체, 물질과 에너지 그리고 이 모든 것이 들어 있는 공간마저도 하나의 점에 우그러져 있었다는 말이다. 그것은 사건이 발생할 여지가 전혀 없이 꽉 차 있는 그러한 점이었다. - P483
대폭발의 순간 이후 오늘까지 우주는 한시도 쉬지 않고 팽창을 계속해 왔다. - P483
공간이 팽창함에 따라 우주의 물질과 에너지도 공간과 함께 팽창하면서 급히 식어 갔을 것이다. - P483
그제나 이제나 우주를 가득 채우고 있는 ‘우주 화구 火球, fireball‘는 자신의 온도에 걸맞은 전자기 복사를 방출한다. 뜨겁던 화구가 식어 감에 따라 복사의 파장 대역이 감마선에서 엑스선으로 자외선을 거쳐 그리고 우리에게 익숙한 무지개 색깔의 가시광선 대역으로 옮아온 다음, 종국에는 적외선과 전파 대역으로까지 이동한다. 즉 화구는 높은 온도에서는 짧은 파장의 빛을 내지만 온도가 낮아질수록, 방출되는 복사의 파장이 점점 길어진다. - P483
이제는 극도로 뜨겁던 우주의 원시 화구元始火球, primordial fireball도 식을 대로 식어서 매우 긴 파장의 빛을 낸다. 우리는 이 빛을 우주 배경 복사라고 부른다. - P483
우주 배경 복사는 하늘의 모든 방향에서 볼 수 있다. 초기 우주에서는 우주 배경 복사가 매우 강력했을 것이다. 시간이 지남에 따라 물질과 에너지와 함께 공간이 계속 팽창하면서 원시 화구의 온도가 내려가 우주 배경 복사가 사람의 눈으로 볼 수 있는 가시광선의 빛을 방출하던 시기가 있었다. 이때만 하더라도 온 우주가 눈부시게 빛났을 것이다. 그 후 화구의 온도가 더욱 낮아지면서 우주 배경 복사의 파장 대역은 적외선과 전파대역으로 이동하기 시작했다. 이때부터 우주는 깜깜한 암흑으로 보이게 된 것이다. 오늘날 우주 배경 복사를 검출하려면 전파 망원경에 의존해야 한다. - P484
초기의 우주는 강력한 복사와 고온 고밀도의 물질로 가득 차 있었다. 소립자로 충만하던 고온 고밀도의 원시 화구가 점차적으로 냉각되자 거기에서 수소와 헬륨 원자들이 먼저 만들어졌다. 그러므로 우주가 주로 수소와 헬륨으로 구성된 시기가 한때 있었을 것이다. - P484
당시에 관찰자가 있었다고 하더라도 그는 아무것도 보지 못했을 것이다. 우주가 완전히 균질하다면 어디를 둘러보나 다 똑같아서 결국 아무것도 보이지 않는 상황과 마찬가지였을 것이기 때문이다. - P484
그러다가 밀도가 주위보다 약간 높은 지역이 군데군데 생기면서 가느다란 실과 덩굴손 모양의 가스 주머니들이 생기기 시작했다. 이것들이 자라 가스 구름으로 태어났다. 이 가스 구름이 거대한 회전 원반체로 변신하여 반짝이는 점들을 수천억 개씩 품으면서 자신의 밝기를 더해 갔다. 우주에서 볼 수 있는 가장 거대한 구조물들은 이렇게 만들어진 것이다. 오늘날 우리는 이것들을 은하라는 이름으로 부르며, 우리 자신도 이러한 구조물의 한구석을 차지하고 있다. - P484
대폭발이 있은 지 약 10억 년이 지나자 우주 물질 분포에 비균질 구조가 나타나기 시작했다. 즉 덩어리가 생기기 시작했다. 아마 대폭발 자체가 완벽하게 균일하지는 않았던 모양이다. 이런 덩어리들은 여타 지역보다 밀도가 약간 높았으므로 주위에 있던 밀도가 희박한 물질을 중력으로 끌어당길 수 있었다. 이리하여 수소와 헬륨의 가스 구름이 점점자라났다. 이것들은 나중에 은하단으로 변신하기로 운명지어져 있었다. 처음에는 아주 작았던 비균질 구조들은 시간이 지남에 따라 주위의 물질을 중력으로 끌어들여 점점 크게 성장해 나갔다. - P485
중력 수축이 진행됨에 따라 원시 은하들의 회전 속도는 점점 더 빨라졌다. 그것은 각운동량이 보존되기 때문이다. - P486
회전하는 물체는 회전축에 수직한 방향으로 원심력을 느낀다. 그러므로 회전하는 기체 구름은 중력이 원심력에 상쇄되는 적도 근방보다 회전축 근방에서 빨리 수축한다. 따라서 회전하는 가스 구름은 중력 수축이 진행됨에 따라 점차 납작한 모습의 회전 원반체로 변하다가 결국 나선 은하가 된다. 그러니까 거대한 바람개비 구조의 물질 분포가 텅 빈 공간에 자리 잡게되는 셈이다. - P486
가스 구름들 중에서 애초부터 아주 느리게 회전했든가 질량이 충분히 크지 않은 것들은 중력 수축하여 타원 은하가 되었다. 우주 공간을 눈여겨보면 하나의 거푸집에서 찍어 낸 것처럼 모양이 아주 비슷한 은하들이 우주 도처에 널려 있는 것을 알 수 있다. 그럴 수밖에 없는 것이 은하들이 만들어지는 과정에서 가장 중요한 요인으로 작용하는 중력의 법칙과 각운동량 보존 법칙이 우주 어디에서든지 그대로 성립하기 때문이다. - P486
중력 법칙과 각운동량 보존 법칙은 지상에서는 물체의 낙하 운동과 피겨스케이트 선수의 회전 묘기도 지배한다. 지구라는 미세한 세상에서 성립하던 이 두 법칙이 거대한 천상세계에서도 그대로 성립하여 은하의 형성에 결정적 역할을 하는 것이다. - P486
소용돌이 은하 M51. M51은 샤를 메시에Charles Messier가 만든 목록에 51번째로 기록된 천체인데 NGC 5194라는 이름으로도 불린다.(이 소용돌이 은하가 또 다른 천체 목록인 새 일반 목록에 5,194번째로 실려 있다.) 로스 Rosse가의 3대 백작인 윌리엄 파슨스 William Parsons가 이 ‘성운‘ 에서 처음으로 나선 팔 구조를 발견했다. 나선 팔의 구조가 최초로 관측된 은하도 바로 이 소용돌이 은하이다. 우리로부터 약 1300만 광년 떨어져 있다. - P485
소용돌이 은하 M51은 바로 옆에 있는 소형의 불규칙 은하 NGC 5195로부터 중력 섭동을 받아서 약간의 구조적 변형을 겪고 있는 중이다. - P485
안드로메다 대은하 M 31. 지구에서 맨눈으로 식별할 수 있는 가장 먼 천체가 바로 안드로메다 대은하이다. 적어도 일곱개의 나선 팔을 갖고 있으며, 그 구조가 우리가 속해 있는 은하수 은하와 비슷하다고 알려져 있다. 지방 은하단의 구성원으로서 약 230만 광년의 거리에 있다. 두 개의 왜소 타원 은하, NGC 205 그리고 바로 위에 있는 또 하나의 나선은하 M32가 각자의 궤도에 따라 안드로메다 주위를 돈다. - P485
소형 타원 은하 NGC 147은 안드로메다 대은하의 동반 은하로서 질량이 태양의 10억 배 정도이다. 이 작은 은하 안에 약 10억 개 정도의 별이 있다는 이야기이다. 그중에 어느 하나가 행성들을 거느린다면, 그리고 그중 한 행성에서 모母은하인 안드로메다 대은하를 바라본다면, 그 광경은 정말로 황홀할 것이다. - P485
아직 덜 성숙한 은하 내부에서도 중력 수축이 국부적으로 진행된다. 질량은 은하에 비교될 수 없을 정도로 작지만 밀도가 충분히 높은 성간운들은 중력 수축을 한다. 수축으로 성간운의 부피가 감소하면서 중심부의 온도가 상승하고 내부의 온도가 약 1000만 도에 이르면 수소가 헬륨으로 변하는 핵융합 반응이 일어난다. 드디어 별이 탄생하는 순간이 찾아온 것이다. - P486
초기 질량이 무척 큰 별들에서는 핵융합 반응을 통한 진화가 매우 빠르게 진행된다. 질량이 큰 별은 표면에서 막대한 양의 빛 에너지를 방출하는데 이것을 공급하려면 중심부의 수소를 빨리 ‘태워야 하기‘ 때문이다. - P487
질량이 큰 별은 작은 별보다 핵연료를 훨씬 더 빠르게 소진하고 자신의 일생을 초신성 폭발로 마감한다. 핵융합 반응으로 일생 동안 합성한 헬륨, 탄소, 산소, 그 외의 무거운 원소를 초신성 폭발의 순간에 성간 공간으로 흩어 버린다. 이 무거운 원소들이 다음 세대의 별을 만드는 원료 물질로 다시 쓰임으로써 하나의 사이클이 완성되는 것이다. - P487
중량급 重量級 항성이 이렇게 초신성으로 폭발할 때마다 충격파 衝擊波, shock wave가 발생하는데, 이 충격파가 주위에 있던 가스층을 통과하면서 압력을 가하는 동시에 그 가스 물질을 가속시킨다. 계속해서 발생하는 충격파는 결국 은하 간 물질을 압축하고 은하들까지 가속시킨다. - P487
충격파의 압축 작용 덕분에 중력은 자신의 위력을 발휘할 호기를 맞게 된다. 은하 또는 은하단 규모의 가스 덩어리뿐 아니라 이것보다 질량이 훨씬 작은 가스 구름에서도 충격파로 인해 중력 수축이 촉발된다. 그러므로 다양한 크기의 구조물들이 여기저기에서 만들어지는데 이때 초신성 폭발이 결정적 기여를 한다. 이것이 바로 우주 진화의 대서사시이다. - P487
대폭발에서 은하단, 은하, 항성, 행성으로 이어지고, 결국 행성에서 생명이 출현하게 되고 생명은 곧 지능을 가진 생물로 진화하게 된다. 물질에서 출현한 생물이 의식을 지니게 되면서 자신의 기원을 대폭발의 순간까지 거슬러 올라가 인식할 수 있다니, 이것이 우주의 대서사시가 아니고 또 무엇이겠는가! - P487
오늘날 우주에는 은하가 모인, 수많은 은하단들이 있다. 은하단 중에는 여남은 개 남짓한 은하로 구성된 작은 것들도 있다. - P487
우리 은하가 속해 있는 소규모 은하단은 국부 은하군 Local Group 또는 지역 은하군이라고 불리는데 우리 은하군에서 은하라고 불릴 수 있는 준수한 은하는 오로지 우리의 은하수 은하와 안드로메다 대은하 단 둘뿐이다. 나머지 열두어 개는 대부분 왜소 타원 은하이다. - P489
우주에는 수천 개의 은하들이 중력으로 서로 보듬어 안고 있는 거대한 은하단들도 수없이 많다. 처녀자리 은하단 하나만 해도 그 안에 수만 개의 은하들이 들어있을 것으로 예상된다. - P489
M 81 은 국부 은하군의 구성원은 아니지만 나선 은하로서 우리 은하수 은하로부터 700만 광년 정도 떨어져 있다. - P488
페가수스자리에 보이는 나선 은하 NGC 7217. 나선 팔이 은하의 중심핵 주위를 아주 두껍게 감고 있다. 거의 완벽한 원반의 모습을 띤다. 현재의 위치보다 우리에게서 훨씬 더 멀리 떨어져 있다면 NGC 7217은 은하라기보다 하나의 별로 오인될 것이다. 아주 원거리에 있는 은하들은 외형상으로는 별과 쉽게 구별되지 않는다. - P488
빗장 나선 은하 NGC 1300. 나선 은하의 3분의 1 정도는 중심핵 부분에 ‘막대‘ 모양의 구조물을 갖고 있다. 막대의 구성원도 물론 별, 성간 기체, 성간 티끌이다. 막대 끝에서부터 나선 팔이 시작한다. 대부분의 은하들이 그렇듯이 막대도 강체 회전을 하는 듯하다. 여태껏 알려진 나선 은하들의 나선 팔의 방향이 은하 회전을 선도하는 쪽에 오지 않고 따라가는 쪽으로 처져있다. - P488
‘막대 나선 은하‘ 가 막대가 꽂힌 나선 은하라는 뜻의 ‘barred spiral galaxy‘를 우리말로 충실하게 옮긴 표현이다. - P488
은하 회전과 나선 팔의 문제도 세이건의 말처럼 이렇게 간단하지 않다. 중심에서 밖으로 나가면서 나선 팔이 주어진 은하의 회전 방향과 같은 쪽으로 꺾일 경우, 그 은하는 선도 팔 leading arm을 갖는다고 한다. 그 반대의 경우가 추종 필trailing arm을 갖는 은하이다. 그런데 투사가 주는 기하학적 효과 때문에 선도와 추종의 구별이 그리 쉽지 않다. 은하의 과연 어느 부분이 천구면의 앞 또는 뒤에 있는지 판단하기 어렵기 때문이다. 은하 회전을 추종하는 나선 팔이 대종을 이루지만, 선도 팔을 갖는 은하도 있다. - P488
가장 큰 척도에서 본 인간의 서식지는 은하들로 구성된 우주이다. 그리고 우주에는 어쩌면 수천억 개에 이르는 다양한 구조물들이 존재한다. 매우 규칙적인 모양의 것이 있는가 하면, 또 규칙성이라고는 찾아보기 어려운 것도 있다. - P489
같은 정상 나선 은하라고 해도 시선 방향에 따라 그 모습이 다 다르다. 정면으로 보면 나선 팔이 잘 드러나고, 측면에서 보면 나선 팔을 구성하는 가스와 티끌이 암흑을 가르는 얇은 띠처럼 은하 중심면을 따라 흐르는 것을 볼 수 있다. - P489
우리가 우리의 시선 방향을 마음대로 조정해서 한 은하의 여러 측면을 돌아가며 볼 수 있다는 뜻이 아니다. 우리의 고정된 시선 방향에 대한 은하들의 상대 위치가 다양하게 자리 잡을 수 있다는 이야기이다. 동일한 종류의 은하들을 하늘에서 많이 볼 수 있고, 은하마다 우리 시선 방향에 대한 배치가 다르기 때문에 이것이 가능하다. - P489
은하 중심에 막대가 있고 그 끝에서부터 나선 팔이 시작하는 듯한 빗장 나선 은하들도 있다. 사실 빗장같이 보이는 원기둥 모양의 막대는 많은 수의 별들이 은하 중심핵을 가로지르면서 만든 하나의 구조물이다. - P489
질량이 태양의 1조 배 이상인 점잖은 모습의 거대 타원 은하들도 있다. 천문학자들은 질량이 이렇게 크다는 사실로부터 거대 나선 은하가 여러 개의 은하들이 병합倂合돼 생긴 것으로 여긴다. - P489
개수로 보면 왜소 타원 은하가 우주에서 가장 많을 듯싶다. 왜소 타원 은하는 질량이 태양의 100만배에 불과한 이름 그대로 보잘것없는 꼬맹이 은하이다. - P490
정체를 알 수 없는 불규칙 은하들도 엄청나게 많다. 앞에서 이야기한 은하들은 잘 정의할 수 있는 모습을 가진 우주 구조물이다. 반대로 불규칙 은하는 도대체 은하라 불릴 수 없을 정도로 그 모습이 다양하며 종잡을 수 없고, 그래서 우리로 하여금 무언가가 잘못됐다고 생각하게 하는 각종 우주 구조물들을 일컫는다. - P490
은하들도 쌍성계의 별처럼 서로 맞물려 돌거나 은하 중심핵 주위를 도는 별처럼 궤도 운동을 한다. 그리고 서로 중력의 영향을 주고받는다. 이 때문에 은하의 외곽부가 뒤틀려 있는 경우를 자주 보게 된다. 또 어떤 경우에는 가스와 별들의 흐름이 두 은하를 서로 연결하기도 한다. - P490
은하단 중에는 구성 은하들이 구대칭球對稱의 분포를 하고 있는 것도 있다. 이러한 은하단의 구성 은하들은 거의 대부분이 타원 은하이고 은하단의 중심에서 거대 타원 은하가 발견되는 경우가 종종 있다. 거대 타원 은하의 존재로부터 우리는 은하들끼리 서로 잡아먹는 일이 성행했을 것이라고 추측한다. 은하들의 합병으로 거대 타원 은하가 만들어졌다는 이야기이다. - P490
모양이 구대칭에서 크게 벗어난 은하단에는 나선 은하와 불규칙 은하들이 많다. 은하와 은하의 충돌이 원래 구형을 이루던 은하단의 모습을 바꿔놓았거나, 나선 은하와 불규칙 은하의 생성에 모종의 기여를 했을 수 있다. - P490
두 은하가 서로 영향을 미칠 수 있을 정도로 가까운 거리에서 만날 때에도 나선 팔이 만들어진다. 이때 조우遭遇하는 두 은하들의 질량은 각각 태양의 수십억 배에 해당한다. - P491
은하들이 근거리에서 충돌하는 경우 각각의 은하 내부에 흩어져 있던 성간 기체와 성간 티끌이 서로 충돌하여 높은 온도로 가열된다. 그러나 내부에 있던 별들은 벌 떼 속을 총알이 그냥 지나가듯이 서로 충돌하지 않는다. 다시 말해서, 별과 별 사이의 간격이 별 하나의 크기에 비하여 너무 멀기 때문에 은하의 충돌 과정에서 별들이 서로 충돌하는 일은 거의 없다. 그럼에도 불구하고 은하의 전체적 모양에는 큰 변화가 온다. - P491
한 은하와 다른 은하가 정면으로 부딪히면 구성 별들의 상당수가 은하와 은하 사이의 공간으로 빠져나오면서 은하 하나가 완전히 소실되기도 한다. - P491
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