우리 은하는 어떤 모습일까? 망원경 관측을 통해 다양한 외부 은하들을 볼 수는 있지만 정작 우리 은하의 정확한 모습은 보기 힘들다. 은하 중심부 방향을 향해 단면을 보거나 망원경의 관측 자료를 토대로 그 모습을 상상할 뿐이다. 그래도 근래에는 발전된 기술력을 통해 우리 은하의 보다 정확한 모습을 추측할 수 있다.

그렇게 밝혀진 것 중 하나는 우리 은하가 나선형태의 팔을 가지고 있다는 것이다. 하지만 그 형태 외에 나선 팔에 대해서 알려진 것은 많지 않다. 실제로 우리 은하 나선 팔의 정확한 구조에 대해서 밝혀진 것도 오래되지 않았다.

외부 은하 중 가장 친숙하게 들리는 안드로메다 은하 또한 나선은하다. 하지만 우리 은하와는 조금 다르다. 안드로메다 은하의 경우는 나선 팔들이 중심을 향해 균일하게 감겨있지만 우리 은하의 경우는 중앙에 막대 형상이 존재해 그 막대로부터 팔이 나오는 모습을 가지고 있다. 우리 은하는 더 세부적으로는 막대나선은하에 속한다. 우리 은하도 1990년대까지는 정상나선은하로 여겨졌으나 2005년에서야 스피처 적외선 망원경의 관측을 통해 막대나선은하라는 것이 밝혀졌다.

게다가 나선 팔 또한 기존엔 4개라고 여겨졌지만 실은 2개에 불과하다는 것이 지난 2008년에 밝혀졌다. 보다 정확한 나선 팔 구조 및 기원 등에 대해서는 여전히 밝혀지지 않은 것이 많다.

하지만 최근, 세계적 학술지인 네이처지에 우리 은하의 상징과도 같은 이 나선 팔의 형성에 대한 새로운 연구가 소개됐다.

캘리포니아 대학 얼바인 캠퍼스의 천문학자들은 망원경 관측 결과와 그에 따른 세밀한 시뮬레이션을 통해 이번 연구를 진행했다. 시뮬레이션 결과, 우리 은하는 약 20억 년 전, 궁수자리 왜소은하와 두 차례 충돌 한 바가 있는 것으로 밝혀졌다. 궁수자리 왜소은하는 우리은하의 위성은하로, 이름처럼 크기가 작고 별들이 불규칙하게 분포해 있기 때문에 은하로 밝혀진 것도 오래되지 않았다. 또한 항성 수는 적지만 암흑물질로 가득 차 있는 것으로 알려져 있다.

이 궁수자리 왜소은하는 과거에 우리 은하의 일부분과 충돌하면서 산산조각 나듯 많은 천체 및 암흑물질이 분리됐다. 이 분리된 천체들의 흐름이 거대한 우리 은하의 중력에 이끌려 안쪽으로 빨려 들어가게 되면서 나선 형태의 팔을 형성한 것이라 연구진은 설명하고 있다.

충돌이라고는 하지만 워낙에 규모에서 큰 차이가 나기 때문에 일방적으로 궁수자리 왜소은하의 천체 및 암흑물질들이 우리 은하에 흡수됐다고 볼 수 있다. 사실 은하 간 충돌은 은하 핵까지 충돌하지 않는 이상 소행성 충돌처럼 박력 있는 충돌과는 성격이 조금 다르다. 은하를 이루는 항성들은 지극히 멀리 떨어져 있어 빈 공간이 많기 때문에 그저 은하의 일부분에서 천체의 밀도가 증가하는 정도로 볼 수 있다. 그 과정에서 비교적 가벼운 천체들이 중력에 이끌려 더 큰 은하로 유입되는 것. 이러한 과정으로 궁수자리 왜소은하의 천체들이 우리 은하의 나선 팔을 만들게 됐다는 것이다.

이런 왜소은하와의 충돌은 우리 은하의 구성 및 구조에 영향을 미치게 됐다. 만약 거대 은하끼리 충돌한다면 어떻게 될까. 안드로메다 은하는 거대 나선은하로 우리 은하보다 크고 포함 항성 수도 더 많다. 이 안드로메다 은하는 우리 은하와 점차 가까워지고 있다는데, 수십억 년 후면 두 은하가 충돌할지도 모른다고 과학자들은 추측하고 있다.

물론 그 때가 되면 이미 태양의 수명이 다해 지구가 사라졌을 수도 있겠지만 두 거대 은하의 충돌이 어떠한 변화를 불러올지 궁금하다. 과학자들은 두 은하가 충돌하면 하나로 합쳐져 초거대 타원은하 혹은 나선 은하가 될 것이라 예상하고 있다.