은하수와 안드로메다는 언젠가 충돌한다고들 한다. 나도 그게 정해진 미래인 줄 알았다.
그런데 찾아보니 최근에는 꼭 그렇지도 않다는 얘기가 나온다. 확실한 줄 알았던 게 반반 확률로 바뀌었다.
만약 두 은하가 부딪히면 중심의 거대 블랙홀은 어떻게 될지 궁금했다. 하나씩 쉽게 풀어봤다.
은하수와 안드로메다는 서로 다가오고 있다
안드로메다는 지금 우리 은하 쪽으로 초속 약 110km로 다가오고 있다. 지구에서 약 250만 광년 떨어진 이웃 은하다.
안드로메다는 맨눈으로도 희미하게 보이는 몇 안 되는 은하다. 그만큼 가까운 이웃인 셈이다.
250만 광년은 빛으로도 250만 년을 달려야 하는 거리다. 그런데도 우주 규모에서는 바로 옆집이나 다름없다.
두 은하는 서로의 중력에 이끌려 조금씩 가까워지는 중이다. 우주에 은하는 무수히 많아도 안드로메다만큼 크고 가까운 이웃은 드물다.
예전 예측으로는 약 40억에서 50억 년 뒤에 두 은하가 정면으로 만난다고 했다. 그래서 은하수의 정해진 최후처럼 알려졌다.
둘이 합쳐진 미래의 은하를 두고 밀코메다라는 별명까지 붙었다. 이름이 붙을 만큼 확실한 사건으로 여겨졌다.
반전, 충돌은 확정이 아니다
2024년 연구에서 이 충돌 확률은 앞으로 100억 년 안에 약 50%로 낮아졌다. 반반, 즉 될 수도 안 될 수도 있다는 뜻이다.
연구진은 충돌에 영향을 주는 변수 22개를 넣고 10만 번이나 시뮬레이션을 돌렸다.
변수 하나하나에 오차가 있다 보니 그게 쌓여서 결과가 크게 흔들렸다.
주변 작은 은하들도 변수였다. 어떤 은하를 넣느냐에 따라 확률이 66%까지 올랐다가 다시 50%로 내려갔다.
예전엔 거의 확정처럼 배웠는데 관측이 정밀해지자 그림이 달라졌다.
그래서 요즘은 충돌을 정해진 운명이 아니라 가능성 높은 시나리오로 본다. 나는 교과서처럼 굳어진 미래가 이렇게 바뀐다는 게 좀 놀라웠다.
충돌해도 별끼리는 부딪히지 않는다
은하가 충돌한다고 별들이 쾅쾅 부딪히는 건 아니다. 은하 속은 사실 거의 텅 빈 공간이기 때문이다.
별과 별 사이는 어마어마하게 멀다. 축구장 하나에 모래알 몇 개가 떠 있는 정도라고 보면 된다.
그만큼 은하는 별보다 빈 공간이 훨씬 많다. 겉보기에는 빽빽해도 속은 거의 비어 있다.
그래서 두 은하가 겹쳐도 별끼리 충돌할 일은 거의 없다. 서로를 스치듯 통과하며 뒤섞인다.
대신 중력으로 서로를 잡아당긴다. 그렇게 오랜 시간에 걸쳐 하나의 큰 은하로 반죽된다.
영화 속 은하 충돌은 요란하지만 실제로는 아주 조용하고 느리다. 수억 년에 걸쳐 천천히 일어나서 사람 눈에는 멈춘 듯 보인다.
충돌의 진짜 드라마는 두 중심 블랙홀
두 은하 중심에는 각각 거대한 블랙홀이 있다. 우리 쪽은 태양 약 400만 배인 궁수자리 A*다.
안드로메다 중심 블랙홀은 그보다 훨씬 무겁다. 두 은하가 합쳐지면 이 블랙홀들도 서서히 중심으로 가라앉는다.
가까워진 두 블랙홀은 서로를 돌기 시작한다. 그러다 한 연구에 따르면 1700만 년 안에 하나로 합쳐진다고 한다.
블랙홀 두 개가 하나로 합쳐지는 건 우주에서 가장 격렬한 사건 중 하나다. 이때 나오는 중력파는 아주 먼 곳에서도 잡힐 만큼 세다.
우리 은하 중심 블랙홀 궁수자리 A*도 이 드라마의 주인공이 되는 셈이다. 이런 거대 블랙홀 합병은 아직 사람이 직접 본 적이 없다.
합쳐지는 순간에는 시공간이 크게 출렁인다. 블랙홀끼리 부딪힐 때 무슨 일이 벌어지는지는 블랙홀 충돌 이야기에 풀어놨다.
충돌로 합쳐진 뒤 우리는 어떻게 될까
두 블랙홀이 합쳐지면 더 무거운 하나의 블랙홀이 된다. 새 은하의 새 중심이 되는 셈이다.
새 은하는 지금의 나선 모양 대신 둥근 공 모양이 될 거라고 본다. 궁수자리 A*가 어떤 블랙홀인지는 궁수자리 A* 이야기에 더 적어놨다.
다행히 우리 태양계가 이 블랙홀에 빨려들 걱정은 거의 없다. 은하가 워낙 넓어서 중심과는 아주 멀기 때문이다.
밤하늘 풍경은 크게 달라지겠지만 그건 수십억 년 뒤의 일이다. 그때쯤이면 태양도 나이가 많이 들어 있을 것이다.
정해진 줄 알았던 우주의 미래도 실은 확률로 열려 있다는 게 오래 기억에 남았다.
수십억 년 뒤 밤하늘을 상상하면, 지금 이 별들이 조금 더 특별하게 느껴진다. 오늘 밤 안드로메다를 한번 찾아보고 싶어졌다.
자주 묻는 질문
Q1. 은하수와 안드로메다는 언제 충돌하나
A. 예전에는 약 40억~50억 년 뒤로 봤다. 다만 2024년 연구에서는 앞으로 100억 년 안에 충돌할 확률이 약 50%로 낮아졌다.
Q2. 충돌하면 별들이 서로 부딪히나
A. 거의 아니다. 별 사이가 워낙 멀어서 두 은하가 겹쳐도 별끼리 충돌할 일은 거의 없이 서로 통과한다.
Q3. 두 은하의 중심 블랙홀은 어떻게 되나
A. 서서히 중심으로 모여 서로를 돌다가 한 연구에 따르면 약 1700만 년 안에 하나의 더 큰 블랙홀로 합쳐진다.
Q4. 지구와 태양계는 위험한가
A. 위험은 거의 없다. 은하가 매우 넓어 태양계는 중심 블랙홀과 아주 멀고, 그마저 수십억 년 뒤의 일이다.
Q5. 합쳐진 은하는 뭐라고 부르나
A. 밀코메다라는 별명으로 불린다. 밀키웨이와 안드로메다를 합친 말이다.
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