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은하 형성 모델 뒤로
은하는 처음 별들과 마찬가지로 어떤 임계점에 다다른 하나의 큰 가스로부터 시작됩니다. 그 밀도가 주변보다 상대적으로 높은 구름은 초기 우주의 미세한 요동에 의해서 생긴 것입니다. 초기우주에서의 작은 밀도의 차이가 우주가 팽창하면서 점점 더 그 차이가 커지게 되어서 은하를 만들 수 있게 됩니다. 나선은하형성의 이론으로는 크게 ELS 모델과 SZ모델이 있습니다. ELS 모델은 하나의 큰 구름이 각운동량을 보존해가면서 수축하는데 있습니다. 먼저 생성된 별들이 구상성단들이고 이심률이 큰 타원궤도를 돌게 됩니다. 그리고 더욱 더 수축해 가면서 디스크와 bulge를 구성하게 됩니다. 이 경우에 구상성단등 헤일로의 별들과 bulge에 있는 별들과의 나이문제가 생기게 됩니다. 구상성단이 나이가 가장 많아야 하는데 실제 관측에는 중심부분더 오래된 별이 있다고 관측이 되고 있습니다. SZ 모델은 여러개의 구름들이 각기별을 생성하기 시작하고 그런 구름들이 병합과정을 거쳐서 은하가 생성된다는 이론입니다. 최근 연세대학교 이영욱 교수가 오메가센타우리 구상성단을 은하라고 밝혀낸 것은 이 이론을 지지하는 강력한 증거라고 할 수 있습니다. 통상적으로 헤일로 부분은 ELS 안쪽은 SZ모델이 잘 맞는 걸로 알려져 있습니다. 타원은하의 경우도 아직 정립된 이론이 없고 단지 처음 가스의 수축시 나선은하보다 훨씬 높은 비율의 별의 생성이 일어나서 나선은하같은 구조가 되지 않고 속도분산이 큰 구 형태로 뭉쳐지게 되었다는 것이 정설로 받아들여 지고 있습니다. 하지만 여러 실험에서 나선은하끼리의 충돌시 타원은하가 생성된다는 것이 강력해 대두되고 실제 관측도 그런 결론을 지지하는 것들이 있습니다. 특히 거대타원은하(CD galaxy)는 여러 은하의 병합에 의한 것이라는 것이 거의 확실시 되고 있습니다. 대부분의 은하는 은하단 안에 속해 있는데 그 은하단을 생성 또한 은하의 이론같이 두 가지로 나누어 집니다. 은하가 먼저냐, 은하단이 먼저냐는 것인데 이러한 은하단의 형성은 암흑물질과도 관련이 있는데 그것은 암흑물질이 뜨겁냐 , 차갑냐에 따라서 달라집니다. 은하단의 형성에서 top-down(하나의 큰 구름에서 은하가 생겨남)이냐 아니면 bottom-up(은하가 먼저 생겨나고 나중에 그것들이 중력적으로 뭉쳐 은하가 형성됨)이냐를 결정하는 중요한 요소는 밀도의 분포, fluctuation같은 것입니다. 밀도가 어떤 한계보다 균일하다면 아무래도 은하가 먼저 생겨 뭉치기 보다는 먼저 은하단의 규모자체가 생성이 되겠죠. Hot dark matter(HDM)는 초기우주에서 생성된 뉴트리노를 말합니다. 이것은 질량이 제로인지 아니면 아주 조그만 질량을 가지고 있는지 아직 밝혀지지 않았지만 이것은 매우 불규칙적인 속도를 가지고 있습니다.-마치 뜨거운 가스안의 원자같이- 그래서 hot dark matter라고 불려지고 이것이 매우 빠르게 밀도가 상대적으로 높은 지역과 낮은 지역을 오가면서 초기의 fluctuation을 낮추는 역할을 하게 됩니다. 그래서 top-down이 되겠죠. Cold dark matter(CDM)은 WIMPS같은 원자와 질량이 비슷한 가상적인 입자의 존재를 가정하는데 이것은 서로 매우 약하게 상호작용을 하고 서로 충돌하는 일도 거의 없고, random motion이 매우 작습니다.-마치 낮은 온도의 가스안의 원자처럼- 그래서 CDM이라고 불려집니다. 따라서 위와 반대로 은하구조가 먼저 형성이 되는 bottom-uo구조를 예견합니다. 이것이 중요한 이유는 우주의 진화를 시뮬레이션 함에 있어서 초기 조건을 주게 되는데 다크메타의 종류에 따라서 크게 좌우되기 때문이죠. 최근에는 CDM모델이 대체적으로 받아들여지고 있고 연구가 활발합니다.
은하의 진화(나선은하)
나선은하는 어떻게 나선팔의 구조를 가지고 있냐는 밀도파 이론에 의해서 설명이 되었습니다. 하지만 밀도팔 이론 자체도 완벽한 것은 아닙니다. 밀도파 이론을 잠시 소개하자면 밀도파는 은하의 나선 구조를 중력적 불안정(Lindblad Resonance)에서 결과되는 파도의 모양으로 생각합니다. 이 밀도파는 그 파형이 안정된 상태로 별이나 성간 물질 사이를 그대로 움직여가는데 밀도파는 물질의 은하 회전 속도보다 느린 속도로 회전합니다. 밀도파의 존재는 물질의 분포가 일정하지 않다는 것을 의미하는데 그러므로 중력 퍼텐셜이 은하 원반의 어느 위치에 있느냐에 따라 다르게 됩니다.. 별이나 성간 물질은 중력 퍼텐셜이 낮은 곳에 집중되고 이 물질 집중의 차이가 다른 별이나 기체 구름의 궤도에 영향을 줍니다. 밀도파는 그 자체로 유지되는 형상으로서 인정된 것으로 이 밀도파에 의해서 생겨난 나선의 형태는 물질에 묶여 있는 것이 아니고, 물질을 통하여 지나가는 것입니다. 이 이론에 따르면 그 형태의 각속도는 물질의 각속도와는 상당히 틀릴 수가 있는데 그래서 나선팔에 집중된 기체와 티끌에서생겨난 별들은 마침내 그 나선팔로부터 빠져 나옵니다.. 중력 퍼텐셜의 극소 부근에 집중된 기체는 광범위하게 나선팔의 형태를 규정짓습니다.밀도파 모형은 2개의 팔을 가진 나선 구조를 가정합니다. 그 나선 밀도파는 은하의 평면을 휩쓸고 지나갑니다.그러나 이 설은 아직은 밀도파의 기원과 그 장기간의 지속 이유를 설명하지 못합니다. 은하 원반에 있는 기체는 이 밀도파의 등에 쌓이는데 압력과 밀도의 증가에 따라 기체가 갑자기 가열되면 밀도파의 전면을 따라 충격파가 형성됩니다. 이 충격파가 기체 구름의 응축을 유발해서 거대한 분자구름의 복합체를 이루고 그로부터 젊은 별과 H2 영역(고도로 이온화된 수소)이 형성됩니다. 이러한 압착이 또 기체로부터 티끌을 만들어 내어서 충격파 전면을 따라 얇은 티끌의 줄이 형성됩니다. 밀도파에 의한 성간 매질은 압축이 나선팔에 연결된 형태를 만들어 내는데 새로 형성된 OB 별의 짧은 생존 기간 동안에 밀도파는 다만 짧은 거리밖에 움직이지 못해서 이 OB 별들은 그것이 지속되는 동안은 명백한 나선팔의 표지가 됩니다. 밀도파가 움직여 나감에 따라 더 많은 별의 형성을 자극하여 이들이 급속히 사라져 버리는 별들을 대신하게 됩니다. 이렇게 해서 나선팔은 밀도파에 의한 계속적인 파멸과 생성에 의해서 지속되는 것입니다.
은하분류
허블타입 분류(Hubble type)
허블은 겉보기 모양으로 은하를 크게 세가지 종류로 분류를 했습니다.타원은하, 나선은하, 막대나선은하로 분류하고 그 하위로 타원은하의 경우 장축과 단축의 비율로 나선은하의 경우 나선팔의 발달정도 핵의 집중도 등으로 분류를 했습니다.허블은 아래 그림과 같은 경로를 은하가 진화하는 경로라고 생각했습니다. 타원은하가 점점 나선은하로 진화한다고 생각한 것입니다. 그 생각을 물론 틀린 것으로 밝혀졌습니다. 두 은하에 있는 별들의 나이도 비슷하고 은하의 형성과정에 따라서 달라진다는 사실이 알려졌습니다.
아래의 그림은 허블이 직접 처음에 그린 그림입니다.
그럼 타원 은하의 분류를 나누어 보면 외관상 투사된 상의 시각에 따라 분류되고요. a,b가 외관상 타원의 장축, 단축의 지름이라고 하면,10(a-b) / a는 관측된 타원의 정도를 표시합니다. 실제 타원의 정도는 개별 은하의 방향이 결정되지 않아 알아낼수 없답니다. 따라서, 증가하는 타원 정도가 E1 - E7(후자는 관측된 가장 평평한 것이다..) 까지의 표식을 통해 주어지며, E0은하는 거의 원형이고 렌즈형 은하라고도 합니다. E은하는 회전축을 가지고 있지 않습니다.. 즉, 타원은하 내의 별들은 다양한 기울기를 가진 궤도를 돕니다. 통계적인 연구에 의하면, 이들 은하들의 실제 타원도는 E0 에서 E7까지 일률적으로 나타난다는 결론에 이르게 됩니다..
Yerkes System
Yerkes 시스템에서 소문자와 대문자로 주로 조합이 이루어 지는데 Yerkes sytem은 빛의 중심집중도에 기반을 둔 parameter system입니다. 대문자는 특히 중심 집중도에 의한 분류는 a to k까지 있고 그 담에 쓰는 Capital로 쓰여진 것은 form - family designation을 나타내죠.
분류를 잠깐 해보면.. 대문자는 다음을 나타냅니다.
S : Spiral (나선은하)
E : Ellitical (타원은하)
I : Irregular (불규칙은하)
B : Barred spiral (막대나선은하)
R : rotational symmety
를 나타내고 중심집중도 즉 bulge와 나머지 부분과의 비에 따라서 뒤에 소문자가 붙게됩니다.
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