우리 은하, 45억년 후 안드로메다 은하와 충돌해 합쳐진다

2012년 5월 31일 미국항공우주국(NASA)가 공개한 우리은하와 안드로메다 은하(M31)의 충돌 직전 밤하늘 예측도. 기존 허블망원경을 이용한 예측과 달리, 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성을 이용해 M31을 관측한 결과 우리은하와 M31은 약 39억년 후 충돌할 것으로 예측됐다. [로이터=연합뉴스]

우리 은하와 이웃 은하인 안드로메다의 충돌이 기존 예상보다 약 6억년 늦춰진 45억년 후에 이뤄질 것이라는 연구 결과가 나왔다.

미국 뉴욕타임스(NYT)는 8일(현지시각) 해당 연구결과를 인용하면서 “종말이 연기됐다(The apocalypse has been postponed)”고 보도했다. 기존에 두 은하가 정면충돌할 것이라는 시나리오와 달리, 서로 비껴가듯 부딪혀 병합할 것이라는 예측도 나왔다.

미국 우주망원경과학연구소(STScl) 롤런드 반 더 마렐 박사 연구팀은 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성이 지난해 4월 공개한 안드로메다 은하와 삼각형자리 은하에 대한 관측자료를 토대로 이같이 결론 내렸다. 이 연구결과는 국제학술지 ‘천체물리학 저널(Astrophysical Journal)’ 최신호에 실었다.

롤런드 반 더 마렐 박사가 이끄는 미국 우주망원경과학연구소(STScl)이 공개한 M31, M33, 우리은하의 움직임 예측도. [사진 STScI/ESA]

안드로메다 은하(M31)와 삼각형자리 은하(M33)는 우리 은하와 같은 국부 은하군에 속해 있어 이웃 은하로 불린다. 국부 은하군은 우리 은하를 포함해 약 30여개의 은하가 모여있는 은하의 집단이다. 천문학자들은 M31과 M33은 우리 은하에서 각각 250만 광년과 300만 광년 떨어져 있어 서로 영향을 주고받을 수 있는 거리에 있다고 보고 있다. 특히 천문학계는 5년 전부터 허블 우주망원경을 이용해, M31이 초당 약 109㎞의 빠른 속도로 우리 은하로 곧장 향하고 있으며 약 39억년 후에는 정면 충돌할 것으로 예측해왔다.

그러나 ESA가 2013년 가이아 위성을 발사하면서 기존의 은하 충돌에 대한 예측을 더 정확하게 수정할 수 있게 됐다. 2013년 12월 발사된 가이아는 우리 은하에 속한 별 약 13억개의 위치와 속도·밝기 등을 정확히 분석해 지난해 5월에는 3차원 우주지도를 완성할 정도로 성능이 뛰어나기 때문이다.

가이아 프로젝트에 참여 중인 티모 프루스티 ESA 연구원은 “기존 가이아는 우리 은하의 지도를 제작하기 위해 만들어졌지만, 위성의 성능은 예상을 뛰어넘고 있다”며 “가이아 위성이 여러 은하의 작은 움직임을 관찰하면 할수록 측정치는 더 정밀해질 것”이라고 밝혔다.

유럽우주국이 2013년 쏘아올린 가이아 위성은 총 13억개의 별의 미세한 움직임과 밝기 등을 관찰해 지난해 우리은하의 3차원 지도를 완성했다. 안드로메다 은하와 우리은하의 충돌시기 예측을 수정한 것도 가이아 위성이 보내온 관측자료 덕이 컸다. [EPA=연합뉴스]

분석 결과, M31은 우리 은하로 곧장 향하는 것이 아니라 구불구불한 형태로 움직인다는 것이 밝혀졌다. 속도도 초당 32km로 예상보다 느렸다. 연구를 진행한 반 더 마렐 박사는 “이번 연구에 따르면 (M31과 우리은하는) 약 40만 광년의 거리를 두고 비껴가듯이 충돌할 것으로 보인다”며 “결국에는 타원은하로 합쳐질 가능성이 크다”고 설명했다. 충돌 시기도 지금부터 39억년 후에서 45억년 후로 늦춰졌다.

또 연구진은 M33이 M31을 60억년 주기로 돌고 있다는 기존 가설은 성립할 수 없다는 점도 확인했으며, M33이 M31로 빨려들어가고 있다고 결론지었다.

롤런드 박사는 “우리 은하에서 가장 가까운 대형 은하인 M31의 미세한 회전율을 정확히 측정해 이 같은 결론에 이르는 데 100년이 걸렸으며, 이를 가이아가 해냈다”고 밝혔다. 그는 “이는 은하의 본질에 대한 이해를 넓히는 데 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다.

허블망원경이 포착한 '소용돌이 은하' M51a와 동반은하 M51b 대형 은하가 주변의 위성은하를 흡수하는 과정을 나타내는 이미지. 20억년 후 발생할 것으로 예측되는 우리은하가 LMC를 흡수하는 과정도 이와 비슷할 것으로 예상되고 있다. [사진 NASA/ESA]

연구진은 두 은하가 합쳐지는 과정에서 우리 태양계가 교란될 확률이 매우 낮다고 보고 있다. 실제로 은하 내의 별과 별 사이의 거리는 매우 멀어 촘촘하지 못하기 때문이다.

한편 우리 은하는 M31과 만나기 전, 한 차례의 충돌을 더 경험해야 한다. 위성 은하인 대마젤란은하(LMC)가 충돌 코스로 우리 은하로 다가오고 있기 때문이다. 더럼대 계산우주론연구소(ICC) 천체물리학 연구팀은 충돌 시기를 약 20억년 후로 보고 있다.

허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr

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