우리 은하와 안드로메다 은하의 충돌 과정을 예측한 시뮬레이션. 서로 부딪히는 순간 은하의 형태 자체가 박살난다. 참고로 저 멀리 있는 은하는 삼각형자리 은하이다.
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| 지구 시점에서 바라본 충돌 과정 상상도 |
| 마지막에는 두 은하가 합쳐져 거대한 타원 은하를 이룬다. 만약 인류가 그때까지 살아남고, 우리 은하를 떠나지 않는다면 이 엄청난 광경을 볼 수 있을 것이다.[1] |
1. 개요
우리 은하와 안드로메다 은하는 암흑 헤일로의 중력장에 의해 인력이 작용하여 충돌한 후 언젠간 하나로 합쳐지게 된다. 이때 생겨나게 될 은하의 이름이 바로 '밀코메다(Milkomeda)', 또는 '밀크드로메다(Milkdromeda)'이다. 이는 우리 은하(Milky Way)와 안드로메다 은하(Andromeda)를 더한 이름이다.2. 형성 과정
이 은하가 만들어지는 데에는 무지막지하게 긴 시간이 필요할 것이다. 태양계가 없어지고도 충분히 남는 시간이기도 하다. 2020년대 기준 안드로메다 은하는 약 110km/s로 우리 은하에 접근 중이다. 지구에서 본 접근 속도는 약 300km/s지만, 태양의 우리 은하 공전 속도 225km/s를 고려한다면 실제 접근 속도는 약 110km/s이 된다. 이 속도로 안드로메다 은하가 우리 은하와 충돌할 시기를 계산해보면 약 70억 년 후이며, 서로의 중력에 의한 가속까지 고려한다면 약 40억 년 후에 충돌이 일어나게 될 것으로 생각된다.우리 은하는 막대 나선 은하고, 안드로메다 은하는 정상 나선 은하이다. 두 은하가 근접하기 시작하면 나선팔이 서로 상대방의 조석력을 받아 조금씩 변형되며 나중에는 완전히 파괴된다. 최초 접촉 시에는 상대속도가 상당히 빠른 상태이기 때문에 두 은하는 서로를 스쳐 지나간다. 두 은하는 잠깐 멀어진 뒤 서로의 중력에 의해 다시 가까워지고 결국 완전히 합쳐져 하나의 덩어리를 이룬다. 이 과정에서 비교적 잘 정돈되어 있던 나선 은하 내부의 별들과 가스의 궤도가 불안정해지면서 중심부 초거대 블랙홀이 다수 별과 가스들을 잡아먹고, 많은 별들이 은하 밖으로 날아가 우주의 미아가 되며, 충돌의 압력으로 성간 물질이 압축돼 폭발적으로 별이 나오는 등 안정 상태로 접어들 때까지 양쪽 은하는 혼잡할 것이다. 충돌 직전 지구[2]에서는 안드로메다와 우리 은하가 교차하여 은하수가 2개 보이는 장관을 연출할 듯하다.
병합이 완전히 이루어진 후 밀코메다는 거대한 타원 은하 혹은 렌즈형 은하로 진화하게 될 것이며, 국부 은하군은 주요 은하의 병합이 완료된 화석 은하군이 될 것이다. 병합 과정에서 폭발적인 별의 형성으로 성간 물질이 많이 소모되어 밀코메다 은하의 별 생성 속도는 이전의 우리 은하, 안드로메다 은하에 비해서 매우 느릴 것이다.
3. 태양계가 받는 영향
그러나 은하 안에 있더라도 항성 간 평균 거리가 약 5광년(47조 km)로 매우 멀어 태양계에는 별 일이 없을 가능성이 높다. 지구의 위성인 달이 지구로부터 약 38만 4천km 정도 떨어져있는데, 태양계에서 지구를 제외한 8개 행성의 적도 지름을 다 더해도 38만 2천km 정도밖에 안 되므로 (거리상으로는) 달 궤도 안에 전부 정렬 시킬 수 있다. 즉, 우주에서 천체의 힘이 미치는 범위에 비하면 실제 사이즈는 의외로 별 것 아닌 셈. 은하도 마찬가지다.또한 은하 충돌 자체가 수억 년에 걸쳐 나타나니 인류 문명의 속도에 비하면 워낙 긴 시간의 변화이기 때문에 '충돌한다'는 개념 자체로 인식하지 않을 확률이 높다. 그냥 수억 년 뒤에는 안드로메다 은하의 관측 크기가 커지고 우리 은하와 붙어 있는 은하라고 인식할 수도 있다는 것. 북극성은 지구의 세차운동으로 인해 주기적으로 변하지만 인간 기준에선 워낙 긴 시간의 변화라 북극성의 순환은 천문학 분야면 모를까 일반적으론 잘 다뤄지지 않는다. 헌데 두 은하의 충돌은 북극성과는 비교할 수 없을 정도로 긴 시간에 걸쳐 벌어진다. 아래의 내용을 보면 알겠지만 사실 우리 은하는 지금도 여러 은하와 충돌 중이다.
2014년에 내셔널 지오그래픽 채널에서 방영된 다큐 코스모스에서도 이에 대해 안전하다고 했는데, '지식이 두려움을 정복할 때' 편에서 닐 디그래스 타이슨 박사는 "항성들 간의 거리는 각각의 크기에 비해 엄청 멀기 때문에[3] 실제로 별들이 충돌하는 경우는 드물다.[4] 그때까지 살아남은 생명이 있다 해도 안전하며, 그들은 십억 년에 걸쳐 아름다운 빛의 향연을 감상할 것이다. 5천 억 별들이 추는 아름다운 춤이다"라고 단언했다. 맨 마지막 문단과 동영상. 닐 디그래스 타이슨 박사의 개인 의견이라기보단 저 코스모스라는 다큐 자체가 여러 천문학자들의 검수를 거쳐 방영되는 방송이므로 사실상 이쪽이 현재 천문학자들의 주류 의견이다. 특히 닐 타이슨 박사는 해당 파트에서 중세 시대 인류가 혜성을 악마의 손길, 불길한 징조로 여기던 행위를 여기에 대입하면서, 핼리 혜성 관측과 혜성 운동 법칙 계산으로 이를 없앴듯 지식이 이러한 미신적 두려움을 타파해야 한다고 강하게 주장했다. 즉 은하 둘의 충돌로 인한 우주적 재앙은 신비주의자들의 공포심을 이용한 괴담, 루머와 다를 바 없다는 것이다.
또한 우리 은하는 안드로메다 은하보다 먼저인 20억 년 후 마젤란 은하와 충돌할 예정이다.
그리고 위에서 서술했듯 우리 은하는 이미 마젤란 은하보다 먼저 여러 왜소 은하와 충돌하고 있는 중으로, 그 중 큰개자리 왜소은하와 궁수자리 왜소은하가 2020년대 기준 우리 은하와 충돌해서 흡수되고 있는 중이다. 안드로메다처럼 거대한 은하에 비할 바는 아니지만 이 2개의 위성 은하가 충돌하고 있는 중인데도 지구에서는 이에 대해 아무런 느낌이 없다. 마찬가지로 우리 은하 중심부에는 'Inner Ring'이라고 해서 이전에 우리 은하가 충돌해 잡아먹은 수많은 외계 은하들의 시체 찌꺼기들이 남아 있는데, 그 정도로 많은 은하를 잡아먹었고 계속 잡아먹고 있음에도 불구하고 지구는 약 40억 년 전 화성만한 행성 테이아와 한 번 부딪쳐서 달이 만들어졌던 자이언트 임팩트를 제외하곤 이후 소혜성들만 몇 번 떨어지고 말았다.
또한 지구의 환경은 5~10억 년만 지나도 생명체가 살 수 없는 것은 물론 바다가 끓어오를 정도로 황폐화될 것이기에 지구가 충돌에서 직접적으로 어떤 영향을 받을지에 대해서 걱정할 필요는 없다. 이 시기 인류는 성간 개척은 물론 항성의 활동을 직접적으로 조작할 정도로 고도의 문명이 되어있거나 한참 전에 멸망한 상태일 것이다. 폭발적인 별 탄생으로 혜성이 증가하고 주변에서 초신성 폭발 혹은 감마선 폭발 등의 치명적 사건이 일어날 가능성이 높지만, 이런 일로 인류의 일부가 피해를 입더라도 은하계 곳곳에 퍼져 살고 있을 인류가 멸망할 정도의 사건은 없을 것이다. 무엇보다도 병합은 단편적으로 일순한 문제가 아니라 영겁의 세월을 거쳐 발생하는 사건으로 최소 수십 억 년에 걸쳐 일어나는 매우 느린 과정이기에 위험을 감지하고 대비할 시간은 충분하다.
태양계는 우리 은하의 중심을 약 2억 3000만 년을 주기로 공전 중인데, 이러한 공전 궤도가 뒤틀려 태양 등의 별들이 은하 외곽을 넘어 은하 밖으로 튕겨져 나갈 가능성도 있다. 이렇게 은하 밖의 외톨이가 된 별에서는 밤하늘에 개별 항성이 보이지 않고 주변의 큰 은하들만이 멀리 보일 것이다. 물론 이렇게 별이 튕겨나가는 과정도 수억 년에 걸쳐 느리게 일어나기에 그 긴 시간을 살아남은 문명이라면 대책을 세울 시간은 충분할 것이다. 연구 결과에 따르면 태양은 완전히 은하를 탈출하기보단 거리가 먼 밀코메다의 외곽부(약 15만 광년 이상) 지점을 돌게 될 가능성이 가장 높다고 한다. 하지만 인류가 아닌 다른 문명이 이런 외톨이가 된 별의 행성에서 태동한다면, 그들은 수백만 광년 거리에 옹기종기 모여있는 수천억 개의 항성들을 외롭게 지켜볼 수밖에 없을 것이다.
[1] 다만 충돌이 일어나기 적어도 30억 년 전(지금으로부터 약 10억 년 후)부터 지구는 이미 태양이 뜨거워져 인간이 살기 힘든 지옥 같은 행성이 되기 때문에, 상상도처럼 지구 시점으로 관측하는 것은 힘들 것이다.[2] 하지만 지구는 밀코메다 형성 한참 이전인 5~10억 년 후에 온도 상승으로 바다가 끓어 사라지고 생물이 전멸하는 지옥 같은 행성이 될 예정이다. 인류가 이 시기까지 존재하더라도 지구를 통째로 옮기지 않는 한 지구에서 관찰하지는 않을 가능성이 높다.[3] 위 동영상에선 우리 은하와 안드로메다 은하가 굉장히 빽빽하게 별이 가득 들어찬 것처럼 보이지만 사실 우리 은하만 해도 지름이 10만 광년이다. 지구에서 가장 가까운 항성인 알파 센타우리와 프록시마 센타우리도 거리가 4광년이 넘는다. 실제 은하는 빛의 속도로 수 년 동안 진공을 헤쳐가야 겨우 별 몇 개 만나는 밀도이다.[4] 예상으로는 1~2개 정도가 충돌할 것으로 예상된다.