우리은하 천문학에 대해서 알아보자.
우리의 태양계는 국부 은하군에 속해 있는 막대나선은하인 우리은하(Galaxy; Milky Way)에 속해 있다.
우리의 태양계는 우리은하의 중심을 공전하고 있다. 우리은하를 구성하는 것은 가스, 먼지, 별, 암흑물질 등이고 서로의 중력을 통해 묶여 이들은 공통 질량중심을 축으로 회전하고 있다. 태양계는 성간 먼지를 포함하는 바깥쪽 나선팔에 있다 그렇기 때문에 먼지가 시야를 가려, 지구에서 볼 수 있는 우리은하의 모습은 제한되어 있다.
은하 중심부는 바깥쪽으로 소용돌이처럼 퍼져나가는 네 개의 나선팔로 둘러싸여 있으며 금속 함량이 많고 젊은 항성 종족 I 별들이 탄생하는 곳이다.
은하 원반을 형의 은하 헤일로가 둘러싸고 있는데, 여기에는 주로 늙은 항성 종족 II 별들과 별들이 조밀하게 뭉친 구상성단들이 있다.
우리은하 중심부에는 막대 모양의 팽대부가 있으며, 은하 중심에는 거대한 블랙홀이 있는 것으로 받아들여지고 있다.
별들 사이에는 가스와 먼지 등으로 이루어진 희박한 성간 물질이 분포하고 있다. 성간 물질의 밀도가 높은 곳에서는 수소 분자 및 다른 원소들로 구성된 분자 구름이 만들어지고 별들이 태어나는 곳이다. 별의 생성은 처음에는 분자구름이 밀집된 암흑 성운의 형태로 시작되며, 이들은 압축되고 붕괴하여 원시별을 형성한다.
질량이 큰 별들이 태어나는 곳의 주변은 빛을 방출하는 가스와 플라스마로 이루어진 H II 영역으로 진화한다. 무거운 별들은 강한 항성풍을 방출하고 초신성 폭발로 일생을 마치는데, 이에 따라 주변의 성간물질이 흩어지게 된다. 때로는 여러 별로 이루어진 산개 성단이 만들어지기도 하는데, 산개 성단의 별들은 점차 흩어지게 되면서 우리은하의 항성 종족에 편입된다.
우리은하 및 외부 은하에 대한 운동학적 연구를 통해 보이는 물질보다 더 많은 질량이 존재한다는 사실을 알게 되었고 이렇게 빛을 내지 않지만 가지는 암흑물질의 본질은 아직 규명되지 않았으나, 암흑물질 헤일로가 우주에 있는 물질의 대부분을 차지하는 것으로 보인다.
다음은 외부 천문학이다.
외부은하 천문학은 우리은하 밖의 천체와 현상을 연구하는 분야이다.
은하의 형태학적 분류.
E는 타원 은하, S는 나선 은하, SB는 막대나선은하를 말한다.
외부 천문학은 주로 은하의 형성과 진화, 외부은하의 형태와 분류, 활동성은 하, 은하단과 은하군, 그리고 이들로 이루어지는 우주의 거대 구조를 연구한다.
대부분의 은하는 모양에 따라 타원은하, 나선은하, 불규칙 은하 3가지로 분류된다. 이름 그대로 타원은하는 하늘에 투영된 모습이 타원 형태를 띄는 은하이다. 타원은하의 별들은 무작위적인 궤도를 가지고 움직이고 성간물질이 적으며, 새로 생기는 별이 적은, 즉 나이가 많은 별들로 구성되어 있다. 타원은하들은 대부분 은하단의 중심부에 위치하며, 여러 은하가 합쳐져 만들어졌다고 여겨지고 있다. 나선은하도 이름대로 납작한 회전하는 원반 모양을 가지고 있다, 중심부의 팽대부(또는 막대)와 나선 모양의 팔들로 이루어져 있다.
우리은하와 안드로메다은하가 대표적인 나선은하이다.
여기 나선팔들은 성 간 먼지를 많이 포함하고, 주로 별들이 형성되는 곳으로 푸른 빛을 띤다. 나선은하들은 주로 나이가 많은 별들로 이루어진 헤일로에 둘러싸여 있다. 불규칙은하는 나선은하와 타원은하로 분류할 수 없는 일정한 모양을 갖지 않는 은하이다. 이러한 불규칙한 모양은 다른 은하와의 상호작용 때문에 만들어진다.
활동은하에는 시퍼트은하(Seyfert galaxies), 퀘이사(Quasar), 블레이저(Blaza), 전파은하(radio galaxy) 등이 있다.
활동성 은하에서 방출하는 에너지의 상당 부분은 별, 먼지, 성간물질 같은 것이 아니다. 은하 중심의 다른 에너지원(블랙홀)으로부터 나오는 은하이다. 이러한 활동은하핵(active galactic nucleus)은 응축 원반(accretion disc)을 가진 매우 무거운 블랙홀(Super massive black hole)이라고 여겨진다.
전파은하는 일반적인 은하와 다르게 전파에서 매우 강한 빛을 내며, 퀘이사는 우주에서 가장 밝은 천체 중 하나다.
우주의 거대구조는 이러한 개개의 은하들이 모여서 이루는 구조이다. 우주의 거대 구조는 계층적이다, 은하들이 모이면 은하 군을 이루고, 이은하 군들이 모여 은하단을 형성, 또다시 초은하단을 만드는 방식이다. 이러한 거대한 군집들은 다시 필라멘트(filaments)와 그사이의 공동(voids)을 이루며 분포한다.
학제 간 연구
천문학과 천체물리학은 다른 과학 분야와 관련된 "학제 간 연구"를 활발하게 발전시켜왔다. 예를 들어 고천문학(Archaeoastronomy)은 고고학과 융합된 학문으로서 고대 또는 전통적인 천문학을 문화적 측면에서 연구하는 분야를 고천문학이라고 한다. 이렇게 천문학에 관해 공부하다 보니 새로운 단어를 많이 배우게 되는 것 같다.
천문생물학(Astrobiology)은 지구 이외에도 생명체가 존재할 수 있다는 전제 아래, 우주 생명체의 등장, 진화에 대해 연구하는 분야이다. 천문화학(Astro chemistry)은 우주에서 발견되는 화학물질의 생성, 변화, 소멸 등을 연구하는 분야고 이러한 물질들은 주로 분자운, 온도가 낮은 별들, 갈색왜성, 그리고 행성들에서 주로 발견된다. 우주화학(Cosmochemistry)은 태양계 내에서 발견되는 화학물질들을 연구하는 분야로서, 원소와 동위원소의 상대적인 비율을 다룬다. 이 두 분야는 천문학과 화학이 합쳐진 분야이다.