태양의 은하 공전 시뮬레이션

Milky Way · Solar Orbit

우리는 가만히 있는 게 아니다 — 태양의 은하 공전 시뮬레이션

지금 이 글을 읽는 순간에도, 태양은 초속 230km로 은하 중심을 돌고 있다. 그 거대한 회전을 브라우저 안에 담아봤다.

밤하늘의 별은 늘 같은 자리에 박혀 있는 것처럼 보인다. 하지만 그건 우리의 시간 감각이 너무 짧기 때문이다. 우리 은하(Milky Way)는 약 천억 개가 넘는 별이 모인 거대한 원반이고, 태양은 그 변두리에서 한순간도 멈추지 않고 중심을 돌고 있다. 아래 시뮬레이션은 그 움직임을 실제 관측값에 기반해 재현한 것이다. 마우스로 돌려보고, 휠로 확대하고, 태양 한 점을 따라가 보자.

https://kei-soft.github.io/File/tistory_sun_simualtion.html

▲ 드래그로 회전 · 휠로 줌 · 아래 버튼으로 일시정지 / 태양 추적 · 슬라이더로 물결 강조

01태양은 지금도 은하를 돌고 있다

지구가 태양을 도는 것처럼, 태양 역시 더 큰 무언가를 돈다. 바로 우리 은하의 중심이다. 은하 중심에는 거대한 별 무리와 초대질량 블랙홀(궁수자리 A*)이 자리하고, 태양은 그곳에서 한참 떨어진 나선팔 부근에서 원에 가까운 궤도로 공전한다.

중요한 건 혼자 도는 게 아니라는 점이다. 태양과 함께 지구를 비롯한 태양계 전체, 그리고 주변의 수많은 별들이 거의 같은 속도로 무리 지어 흐른다. 시뮬레이션에서 노란 점 하나가 태양이고, 그 뒤로 길게 늘어지는 푸른 잔상이 지금까지 그려온 궤적이다.

02숫자로 보는 태양의 공전

이 시뮬레이션은 천문 관측에서 널리 쓰이는 값을 그대로 상수로 넣어 계산한다. 태양이 은하 중심에서 얼마나 떨어져 있는지, 얼마나 빠른지, 한 바퀴 도는 데 얼마나 걸리는지를 한눈에 정리하면 이렇다.

은하 중심까지 거리

약 8.2 kpc · 약 2만 6천 광년

공전 속도

약 230 km/s · 시속 약 82만 km

한 바퀴 도는 시간 (은하년)

약 2.2억 년

태양 탄생 이후 공전 횟수

약 20 바퀴

한 바퀴 도는 데 걸리는 약 2억 년을 은하년(galactic year)이라고 부른다. 다르게 말하면, 태양이 태어난 지 46억 년이 지났으니 지금까지 은하를 겨우 스무 바퀴 남짓 돌았다는 뜻이다. 공룡이 번성하던 시절의 태양은 지금과는 은하 반대편 어딘가에 있었던 셈이다.

03은하는 평평하지 않다 — 양탄자처럼 출렁이는 원반

흔히 은하를 매끈한 LP판처럼 그리지만, 실제 우리 은하의 원반은 가장자리로 갈수록 위아래로 휘어 있다. 이를 휘어짐(warp)이라 하고, 여기에 더해 원반 전체가 잔잔한 물결처럼 오르내리는 잔물결(corrugation)도 관측된다.

은하는 거대한 양탄자처럼 출렁이고,
우리는 그 물결의 일부로 흐른다.

시뮬레이션 아래쪽의 물결 진폭 슬라이더를 움직이면 이 출렁임을 강조하거나 실제 비율에 가깝게 줄일 수 있다. 진폭을 키우면 평평해 보이던 원반이 살아 있는 천처럼 일렁이는 걸 볼 수 있다. 가운데의 막대 모양으로 모인 별 무리는 우리 은하가 막대나선은하라는 사실을 보여주는 중심 팽대부이고, 바깥으로 뻗은 네 갈래의 푸른 띠가 나선팔이다.

04직접 만져보는 조작법

이 시뮬레이션은 그냥 보는 영상이 아니라 직접 시점과 시간을 조작할 수 있는 인터랙티브 화면이다. 마우스만으로도 충분하지만, 키보드를 쓰면 더 정밀하게 다룰 수 있다.

시점 회전마우스 드래그 · WASD · 방향키

확대 / 축소마우스 휠 · QE · +−

시간 속도 조절[ 느리게 · ] 빠르게

일시정지 / 재생Space

태양 따라가기F 또는 ◎ 버튼

시점 초기화R 또는 ↺ 버튼

처음에는 시간을 빠르게 흘려보내며 은하 전체가 천천히 도는 모습을 감상하고, 그다음 태양 추적(F)을 켜고 노란 점 하나에 시점을 고정해 보길 추천한다. 우주의 스케일에서 보면 우리가 얼마나 작고, 동시에 얼마나 빠르게 어딘가로 실려 가고 있는지가 실감 난다.

05마치며

발밑의 땅은 단단하고 고요해 보이지만, 사실 우리는 매초 수백 킬로미터씩 은하를 가로질러 이동하고 있다. 멈춰 있는 건 아무것도 없다. 가끔은 이렇게 거대한 회전 위에 올라타 있다는 사실을 떠올리는 것만으로도, 평범한 하루가 조금 다르게 느껴진다.

우리 은하 · 태양 공전 시뮬레이션 — Three.js · 관측 기반 상수(R₀ 8.2 kpc, Vc 230 km/s)로 구현