4. 우리은하 천문학
우리의 태양계는 국부 은하군에 속해있는 막대 나선 은하인 우리은하(Galaxy: Milky Way)에 속해있으며, 우리은하의 중심을 공전하고 있다. 가스, 먼지 , 별, 암흑물질 등이 서로의 중력을 통해 묶여 우리은하를 구성하고 있으며, 이들은 공통 질량중심을 축으로 회전하고 있다. 태양계는 성간 먼지를 포함하는 바깥쪽 나선팔에 위치해 있기 때문에 먼지가 시야를 가려서 지구에서 볼 수 있는 우리은하의 모습은 제한되어 있다.
우리은하의 중심부에는 막대 모양의 팽대부가 있으며 은하의 중심에는 거대한 블랙홀이 있다. 은하 중심부는 바깥쪽으로 소용돌이처럼 퍼져나가는 네 개의 나선팔로 둘러싸여 있다. 나선팔은 금속 함량이 많고 젊은 항성 종족 I별들이 탄생한다. 은하원반을 구형의 은하 헤일로가 둘러싸고 있는데, 주로 늙은 항성종족 II별들과 별들이 조밀하게 뭉친 구상 선단들이 분포하고 있다.
별들 사이에는 가스와 먼지 등으로 이루어진 희박한 성간 물질이 분포하고 있다. 성간 물질의 밀도가 높은 곳에서는 수소 분자와 다른 원소들로 구성된 분자 구름이 만들어지고, 이 곳에서 별들이 탄생한다. 별의 생성은 처음에는 분자구름이 밀집된 암흑 성운의 형태로 시작되며, 이들이 압축되고 붕괴되어 원시별을 형성한다.
질량이 큰 별들이 태어난 곳의 주변은 빛을 방출하는 가스와 플라스마로 이루어진 H II 영역으로 진화한다. 무거운 별들은 강한 항성풍을 방출하고 초신성 폭발로 일생을 마치는데 이로 인하여 주변의 성간 물질이 흩어지게 된다. 때로는 여러 별들로 이루어진 산개성단이 만들어지는데 산개성단의 별들은 점차 흩어지게 되면서 우리은하의 항성종족에 편입된다.
우리은하 및 외부은하에 대한 운동학적 연구를 통해 보이는 물질보다 더 많은 질량이 존재한다는 사실을 알게되었다. 이렇게 빛을 내지는 않지만 질량을 갖고있는 암흑물질의 본질은 아직 규명되지 않았으나, 암흑물질 헤일로가 우주에 있는 물질의 거의 대부분을 차지하는 것으로 보인다.
5. 외부은하 천문학
외부은하 천문학은 우리은하 밖의 천체와 현상을 연구하는 분야로서, 은하의 형성과 진화, 외부은하의 형태와 분류, 활동성 은하, 은하단과 은하군, 이들로 이루어진 우주의 거대 구조를 연구한다. 대부분의 은하들은 모양에 따라 타원은하, 나선은하, 불규칙 은하로 분류한다.
타원은하는 이름대로 하늘에 투영된 모습이 타원을 띄는 은하이다. 타원은하의 별들은 무작위적인 궤도를 갖고 있으며, 성간물질이 적고, 새로 생성되는 별이 적기 때문에 주로 나이가 많은 별들로 이루어져 있다. 타원은하들은 주로 은하단의 중심부에 위치하고, 여러 은하들이 합쳐져서 만들어졌다.
나선은하는 납작하게 회전하는 원반 모양을 갖고 있으며, 중심부의 팽대부(막대)와 나선 모양의 팔들로 이루어져 있다. 나선팔들은 성간 먼지를 많이 포함하고, 별들이 형성되는 곳으로 푸른빛을 띠고 있다. 나선은하들은 나이가 많은 별들로 이루어진 헤일로에 둘러 싸여 있다. 우리은하와 안드로메다 은하가 대표적인 나선은하이다.
불규칙 은하는 나선은하와 타원은하로 분류할 수 없는 일정한 모양이 없는 은하이다. 이러한 이유는 다른 은하와의 상호작용 때문이다.
활동성 은하는 방출하는 에너지의 많은 부분이 별, 먼지, 성간물질에서 나오는 것이 아니고, 은하 중심의 다른 에너지원(블랙홀)에서 나오는 은하이다. 이런 활동 은하핵(Active Galactic Nuclear)은 응축 원반(Accretion Disc)을 가진 매우 무거운 블랙홀(Supermassive Black Hole)이라고 여겨진다. 활동 은하는 시퍼트 은하(Seyfert Galaxies), 궤이사(Quasar), 블레이저(Blazar), 전파은하(Radio Galaxy)등이 있다. 전파은하는 일반적인 은하와 달리 전파에서 매우 강한 빛을 내며, 퀘이사는 우주에서 가장 밝은 천체 중의 하나이다.
