[외부은하 1] 은하 분류

[외부은하 1] 은하 분류

1. 분류의 과학적 의미

분류는 SAPA(Science: A Process Approach)에서 정의하는 기초 탐구 과 정 중 하나로써 ‘어떤 목적을 가지고 공통적인 속성이나 조건에 따라 사물 을 범주로 구분하는 것으로 어떤 방법이나 체계에 따라 대상을 나누고 배열하는 것’으로 정의한다.

NRC(2013)는 분류를 하기 위한 '패턴 인식'을 강조하며 분류를 주의 깊은 관찰로 인식된 패턴을 기반으로 물체를 가시적, 미시적 특징의 유사성 또는 기능의 유사성에 기초하여 몇 개의 그룹으로 분류 할 수 있으며, 분류는 관 계를 표현하고 수많은 객체나 과정을 그룹으로 구성하는 데 유용하다고 설 명한다.

과학에서의 분류의 기준은 인류의 지식 축적과 기술의 발전을 통해 계속해 서 변해왔으며 분류는 현상을 체계적으로 구분하고 정리하기 위한 목적으로 수행하는 것으로 다양한 배경에 의존하는 경향이 있기 때문에 하나의 분류 체계가 절대적이라고 이야기 하기는 어렵다. 지구과학에서도 은하의 분류 체계는 은하를 체계적으로 구분하고 정리하기 위한 목적으로 사용되었으며 현재 널리 사용되고 있는 ‘Hubble의 분류’ 역시 절대적인 기준이 아니다. 따라서 이는 학생들에게 과학지식과 사회와의 연관성이나 과학지식의 가변성과 관련한 과학의 본성을 반영하고 있는 탐구 주제가 될 수 있다.

2.  Hubble 이전의 은하 분류

은하의 형태 분류는 19세기 중반부터 크고 효과적인 방원경이 하늘을 관측 하는데 사용되면서 시작되었다.

1845년 Parsons는 1.8m의 망원경으로 성운들을 관측 하여 나선 팔, 막대, 고리, 먼지 띠, 항성 생성 구역, 조석 구조, 심지어 마젤란 막대 나선과 같은 구조를 확인하였다.

18세기 말 Herschel은 18.7인치의 반사망원경으로 성운과 유사한 형태를 보이는 천체들을 관측하기 시작한다. 물론 이중에는 M 31과 같은 은하들이 존재하였겠지만 이 당시는 외부은하가 존재한다는 사실을 밝히기 이전이기 때문에 이와 같은 천체들을 ‘성운'이라고 칭하였다. 또한 우리은하 내부에 존재하고 있는 성운을 ‘은하계 성운(Galactic nebulae)' 우리 은하와 상대적으로 멀리 떨어져 있거나 그럴 것이라 추정되는 성운을 ‘비 은하계 성운 (Non-galactic nebulae)'이라 구분하며 모든 유형의 성운이 거리가 멀리 떨어져 있어서 그것이 분해되어 보이지는 않는 항성계라고 생각하였다. Herschel은 이러한 성운의 모양을 기술하기 위한 분류틀을 고안했다. 하지만 이는 일련의 대문자와 소문자를 사용하였기에 많은 글자가 필요했고 검색표가 필수적이었다.

Curtis(1920)는 성운을 형태에 따라 Spiral Nebulae, Diffuse nebulosities, Planetary nebulae로 구분하였다. 그는 Diffuse와 Planetary 형태의 성운은 우주 공간에서 전형적으로 분포하며 Diffuse 성운에는 밝은 항성이 포함되어 있어 밝은 방출선 볼 수 있다고 설명하였다. 하지만 이러한 유형은 은하수를 중심으로 특정한 범위 밖에서는 거의 관측이 되지 않는 반면 Spiral 성운은 비은하계 성운의 형태로 분포한다는 사실에 의문을 갖는다.

3.  Hubble 이후의 은하 분류

Holmberg(1958)는 Hubble의 분류를 기준으로 나선은하의 유형을 Sa, Sb-, Sb+, Sc-, Sc+와 같이 세분하였다. 그는 자신의 유형에 맞추어 은하의 색지수를 조사하였고 타원은하에서부터 조기형 나선은하를 거쳐 만기형 나선은 하, 그리고 불규칙은하일수록 색지수의 값이 작아지는 것을 확인하였다. 이 는 Hubble의 분류체계에 따라 항성의 분포가 달라진다는 것을 의미하는 결과였다.

Van Den Bergh(1960)는 나선팔의 밝기가 은하의 절대등급과 관련이 있다는 사실을 밝혀낸다. 그는 광도가 높은 은하가 잘 발달된 나선팔을 갖는 반면 광도가 낮은 은하의 경우 나선팔이 발달되지 않는 경향을 보이는 것을 확인하였다(Sandage et al., 1975). 그는 Holmberg(1958)이 활용한 -. + 기호 와 Yerkes 시스템에서 도입한 광도 분류를 활용하여 나선은하를 더욱 세분하였다.

Morgan and Mayall (1957) 은하의 복합적인 스펙트럼형이 은하의 구형성분(중심부에 광도가 집중된) 의 Dominance와 연관이 있다는 것을 알고 연 구를 확장시켰으며 Morgan은 이러한 스펙트럼형을 기반으로 은하를 분류하는 시스템을 개발하였다. 이러한 Morgan의 분류는 은하 중심부의 항성 진 화 상태에 대한 정보를 포함하며 나선팔의 세기를 강조한 것으로 Hubble과 dE Vaucoulerus의 분류체계를 보완한 것이다.