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은하는 별들이 모여 이루어진 거대한 집단으로 우주의 기본적인 구성단위이다. 우주 공간에는 무수히 많은 은하가 분포되어 있으며 태양계를 포함하는 우리 은하도 이러한 은하 중 하나이다. 처음 은하를 관측했을 때는 관측 장비가 정밀하지 않아 우리 은하의 바깥에 존재하는 외부 은하를 성운으로 인식하기도 하였다. 허블 법칙을 발견하는 과정에서 외부 은하의 거리에 대한 논란이 끝난 후 외부 은하에 관한 연구는 급속도로 발전하였다. 현재까지 관측된 외부 은하는 수십만 개에 이른다. 1926년 허블은 여러 은하를 분류하는 기준을 제시하였으며, 이 기준은 은하를 분류하는 방법으로 가장 널리 이용되고 있다. 허블의 분류 방법은 하늘에서 쉽게 관측이 가능한 밝은 외부 은하에 제한되어 있지만, 외부 은하의 중요한 물리적 특성을 어느 정도 반영하고 있으므로 오늘날까지도 분류의 기준이 되고 있다. 허블의 분류 기준에 따르면 은하는 크게 타원 은하, 나선 은하, 불규칙 은하로 구분한다. 대부분의 은하는 타원 은하와 나선 은하에 포함되며, 일부는 불규칙 은하로 분류된다. 나선 은하는 다시 정상 나선 은하와 막대 나선 은하로 구분하며, 우리 은하는 막대 나선 은하로 분류된다. 과학자들의 연구 결과에 따르면, 외부 은하가 이처럼 다양한 형태를 가지는 까닭은 은하가 생성될 때의 초기 질량, 각운동량, 주변에 다른 은하의 존재 여부, 은하 내부의 거대한 성단의 존재 여부 등이 서로 달랐기 때문인것으로 알려져 있다. 밤하늘의 은하를 관측해 보면 대부분이 대규모적으로 무리를 지어 있다. 이와 같은 은하의 대규모적인 무리를 은하단이라고 한다. 은하단은 몇 개의 은하로만 구성된 경우도 있지만, 수천개의 은하들로 구성된 거대한 은하단도 있다. 은하단은 크기가 평균 2~5 Mpc 정도이며, 우리가 관측할 수 있는 은하단 중 가장 가까운 은하단은 처녀자리 은하단이다. 은하단보다 작은 규모의 은하 무리를 은하군이라 한다. 우리 은하는 크기가 약 1 Mpc 정도인 국부 은하군에 속해 있다. 그렇다면 은하들은 우주 전체에 어떻게 분포하고 있을까? 현재까지 관측한 자료에 의하면 우주 전체적으로는 은하들이 비교적 균일하게 분포하고 있지만, 지역적으로 세밀하게 관측해 보면 일부 지역에는 은하들이 밀집되어있는 것을 알 수 있다. 이것은 마치 비누 거품을 멀리서 보면 전체적으로는 균일하게 보이지만, 가까이에서 보면 다른 크기의 비눗방울이 서로 붙어서 거품의 막을 형성하고 있는 것과 비슷하다. 우주에 분포하는 은하도 비누 거품처럼 거품의 막에 해당하는 곳에 밀집되어 있으며, 밀집된 은하들 사이에는 거대한 허공이 존재하고 있다. 은하들 사이에 있는 허공에 무엇이 존재하고 있는지는 아직 알려져 있지 않다. 우리는 맑은날 캄캄한 밤하늘에서 하늘을 가로지르고 있는 은하수를 쉽게 볼 수 있다. 동양에서는 은하수를‘ 하늘에 흐르는 은빛 강’에 비유하였으며, 서양에서는 ‘우윳길’이라고 불렀다. 은하수는 우리 은하의 일부분을 관측한 모습이다. 태양계가 포함되어 있는 우리 은하는 어떤 특징을 가지고 있을까? 우리 은하는 중심에 막대가 있으며 이 막대 끝으로부터 뻗어 나온 나선팔을 가진 막대 나선 은하이다. 우리 은하의 중심에는 핵과 막대를 포함한 팽대부가 있으며, 그 주위에는 얇고 둥근 원반과 원반을 공 모양으로 둘러싸고 있는 헤일로로 구성되어 있다. 우리 은하의 원반은 지름이 약 10만 광년이며 두께는 약 1,000 광년으로, 이곳에는 젊은 별과 성간 물질이 모여 있다. 우리 은하의 중심을 이루는 팽대부의 크기는 지름이 약 1만 2천 광년이고, 두께는 약 1만 광년이다. 팽대부의 중심인 핵에는 질량이 태양의 수백만 배에 이르는 블랙홀 이 존재하는 것으로 추측된다. 최근의 연구 결과에 따르면 중심 팽대부에는 작은 막대 구조가 있는 것으로 밝혀졌으며 이곳에서 원반을 따라 나선 모양의 팔이 뻗어나와 있다. 팽대부와 원반을 둘러싸고 있는 헤일로는 지름이 약 12만 광년으로, 이곳에는 늙은 별과 구상 성단들이 분포되어 있다. 태양은 중심핵에서 약 3만 광년 떨어진 나선팔에 위치하고 있다. 우리 은하를 구성하는 물질은 대부분이 별이지만, 별과 별 사이의 넓은 공간에는 가스와 먼지 입자로 이루어진 성간 물질이 분포한다. 성간 물질을 이루는 가스는 원자, 이온, 전자, 분자로 이루어져 있으며, 먼지 입자는 얼음 알갱이와 규산염 등의 작은 고체 물질로 이루어져 있다. 성간 물질의 대부분은 가스가 차지하며, 먼지 입자는 가스 질량의 약 1% 정도에 불과하다. 또한 성간 물질은 일부 지역에 모여 성운을 형성하는 경우가 많다. 이렇게 형성된 성운에는 암흑 성운, 반사 성운, 발광 성운 등이 있다. 성간 물질이 우리 은하에서 차지하는 비율은 전체 질량의 약 10% 정도로 많은 양을 차지하지는 않는다. 그러나 성간 물질에서 별이 태어나고, 또 별이 소멸하여 성간 물질이 되는 과정을 통해 새로운 원소가 생성되기 때문에 그 역할은 매우 중요하다. 특히, 먼지 입자에 의해 빛이 차단되는 성운의 깊숙한 곳에서는 다양한 원소들이 형성되고 있다. 이 과정에서 생명체를 구성하는 기본 물질인 유기물 성분의 원소도 만들어지면서 생명 탄생의 원료를 제공해 주고 있다. 미세한 고체 입자인 성간 먼지는 우주 공간에 흩어져 있거나 모여서 먼지구름을 형성하기도 한다. 형성된 먼지구름은 별빛을 가리기 때문에 먼지구름이 형성된 방향으로는 별이 보이지 않으며, 이렇게 형성된 성운을 암흑 성운이라 한다. 한편 밝은 별 주변에 있는 먼지 입자들은 별빛을 반사시켜 밝게 빛나면서 반사 성운을 형성한다. 우주 공간에 흩어져 있는 이러한 먼지 입자들은 이처럼 별빛을 흡수하고 산란시키면서 별빛을 흐리게 만든다. 성간 물질을 이루는 먼지 입자들의 기원은 아직 확실히 밝혀지지는 않았으나 대체로 별의 대기층에서 만들어진 것으로 알려져 있다. 또한, 별의 생성 과정에서 만들어진 작은 고체 입자들은 성운 안에서 원자나 분자가 달라붙으면서 더 큰 입자로 만들어진다. 한편, 성간 물질의 대부분을 이루는 성간 가스는 평균 1 cm의 부피 안에 원자 1개 가 존재할 정도로 매우 희박하다. 이러한 성간 가스로 이루어진 성운에는 방출 성운이 있다. 방출 성운은 주변에 있는 뜨거운 별들에서 방출된 자외선 복사가 주변에 있는 수소 원자를 이온화시키면서 밝게 빛나는 성운이다. 성간 가스를 구성하는 원소는 수소와 헬륨이 거의 대부분을 차지하고 있으나, 산소를 비롯하여 30여 종의 다른 원소들도 미량 발견된다. 성간 가스에 존재하는 물질은 주로 원자, 이온, 전자, 분자 등의 형태로 존재한다. 성간 가스에 존재하는 분자 중 가 장 흔한 것은 수소 분자이며, 그 다음은 일산화탄소이다. 그 외에 탄소, 질소, 산소, 황 등이 소량 발견된다. 그러나 이러한 원소들 외에 또 다른 원소들이 존재하지 않는다는 것은 아니며, 그 양이 매우 미미하여 탐지가 되지 않았을 뿐이다. 성간 가스에서 발견한 분자 중에는 복잡한 유기 분자도 포함되어 있다. 이러한 물질의 존재는 생명을 형성하는 기본 성분들이 별이 형성될 때 이미 그곳에 있었음을 의미한다. 성간 물질에서 분자의 관측은 우주 공간에서 일어나는 화학적인 과정을 비롯해서 별의 탄생 과정을 밝히는 데 중요한 역할을 한다.