일반지구과학 및 실습

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일반지구과학 및 실습 II

9 주 차 우 리 은 하

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은 하 조 각 짜 맞 추 기

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• 우리은하의 크기

• 우주의 모습을 이해하기 위한 길고 어려운 여행

• 우리은하의 구조

• 우리은하를 구성하고 있는 다양한 성분들과 어떻게 그런 성분에 대해 알아내는가?

• 우리은하의 탄생

• 우리은하가 어떻게 형성되어 졌는가?

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1. 우리은하의 크기

우주 모습을 이해하는 퍼즐맞추기는 어떻게

할까?

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• 태양은 다른 여러 별들중의 하나이다 4

• 우리 존재차체는 별들의 생노병사 순환과 직접 연관이 있다

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• 우리은하라고 부르는 별들집단의 모습을 이해하려고 하는 시도는 숲안에서 수풀의 지도를 그려보려 시도하는 것과 같다

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• Milky Way, 즉 은하수는 고대부터 알려져왔다 6

• 그리스어로는 galxias kuklus, 우유 띠

• 로마에서는 Via Lactea, 우유길

• 중국을 포함한 동양: River of Heaven, 하늘의 강

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• 밤하늘을 가로지르는 빛의 뿌연 띠로 보이지만 그 성질을 잘 알지 못했다 7

• 별들을 위해 아름다운 배경 무늬를 수놓고 있다

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갈 릴 레 오

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• 처음으로 은하수가 별로 구성되어 있다는 것읇 보여주다!

“ 나는 은하수의 성질과 구성물질을 관측했다 . . . 사실 은하는 무수히 많은 별들의 모임에

불과하다. 별들은 성단에 뭉쳐져 있다. 망원경을 어느 곳에 향하든지 많은 별들을 관측할 수 있다. 많은 별들은 크기도 크고 밝기도 하지만 더 작은 별들의 수는 추정하기 힘들다“

- Galileo Calilei, The Starry Messenger (1610)

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별 의 분 포

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• 갈릴레오는 우리가 은하수에 대해 관측할 수 있는 다른 중요한 사항에 대한 언급은 하지 않았다

• 하늘에 좁은 띠를 형성하고 있다

• 우주가 구형이라면 많은 별들이 모든 방향에 놓여있을 것이다

• 우리가 특정 방향에서만 많은 별들을 관측한다는 사실은 우주가 등방이 아니다라는 것을 의미한다

• 방향에 따라 달라진다

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“ 은하수는 무한하게 펼쳐지고 있는 깊고 넓은 틈인데, 그

길은 평면처럼 펼쳐지고 있어 두 표면사이에 인접해 있다＂

- Tomas Wright, An Original Theory or New Hypothesis of the Universe (1750)

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항 성 계 수

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• William Hershel (1785)

• 별들의 수를 새어보면서 별들이 어떻게 층층이 놓여있는지 그 구조를 결정했다

• 동생 Caroline과 함께 683개 방향에서의 별들의 수를 세었다

• 12미터 대형 망원경의 15 arcmin의

접안렌즈 영역에 1개에서 588개의 별을 세어냈다

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• Herschel의 가정:

• 별들이 어느정도의 경계까지는 균일하게 분포되어 있고 경계바깥은 텅 비어있다

• 각방향에서의 별들의 수를 세어서 그 경계까지의 거리를 추정했다

• 결론:

• 우리은하는 편평한 두꺼운 원반인데 그 중심에 태양이 놓여있다

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• Harlow Shapley (1915) 13

• 구상성단들이 하늘에서 균일하게 분포되어있지 않다

• 여름에 관측하는 하늘에는 구상성단이 많이 존재하지 않지만, 겨울하늘에서는 많이 관측된다

• 전갈자리와 궁수자리 쪽에서 많은 구상성단이 관측된다

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구 상 성 단

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• 만 – 백만개의 별들 집단

• 크기는 수 pc

• 중심의 별밀도가 크다

• 1,000,000 stars pc

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• 궁수자리쪽을 향한 하늘에 구상성단이 떼지어 모여있다!

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• Shapley:

• 가까이 있는 변광성을

이용하여 Leavitt의 주기- 광도관계를 보정

• 이 변광성들을 표준촉광으로 사용해서 구상성단의 거리

측정

구 상 성 단 까 지 거 리

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• 구상성단의 3차원 분포지도

• 구상성단은 태양에서 16kpc떨어진 한 점 주위에 집중되어 있다

• 궁수자리 방향에 집중

구 상 성 단 의 분 포

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• 구상성단은 우리은하의 겉보기 경계 너머에 존재하는 것처럼 보인다

• Shapley의 결론:

• 우리은하는 제일 바깥영역너머까지 펼쳐져있는 것 같다

• 구상성단들은 분명 우리은하의 중심에 놓여있다

우리은하는 우리가 생각하고 있는 것보다 훨씬 크다

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• Shapley의 우리은하 크기에 대한 추정은 과대평가였다

• Robert Trumpler:

• 더 멀리 있는 성단들은 가까이 있는 성단보다 훨씬 더 크다

• 우리은하는 제일 바깥영역너머까지 펼쳐져있는 것 같다

• 멀리있는 성단에서 나온 빛은 어두워져서 그들까지의 거리가 과대평가되었다

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• Trumpler의 결론: 20

• 성단에서 나오는 빛은 우리은하에 있는 먼지들에 의해 어두워지고 적색화된다

• 태양에서 나온 빛이 지평선아래로 저물어가면서 어두워지고 붉어지는 것처럼 . . .

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• 은하수에서 펼쳐지는 어두운 띠는 먼지구름보다 더 멀리 떨어져 있는 별들의 빛들을 먼지구름이 가로막아서 생긴 것이다

• 먼저는 탄소와 규소의 작은 입자들로 구성되어 있다: 수 μm

• 먼지입자는 분자들과 유기화합물이 형성되는 곳이다

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은 하 조 각 짜 맞 추 기

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• 우리은하의 크기

• 우주의 모습을 이해하기 위한 길고 어려운 여행