고등학교 1~2학년 (15-17세)

외계 행성과 은하

Exoplanets & Galaxies

은하는 수천억 개의 별과 가스, 먼지가 중력으로 묶인 거대한 집단이고, 태양도 우리은하에 속한 별 가운데 하나예요. 허블은 은하를 생김새에 따라 타원 은하, 정상 나선 은하, 막대 나선 은하, 불규칙 은하로 나누었는데, 모양에 따라 성간 물질의 양과 별의 나이가 함께 달라져요. 다른 별을 도는 외계 행성은 너무 어두워 직접 보기 어려워서, 행성 때문에 별이 흔들리거나 별빛이 잠깐 줄어드는 현상을 재서 찾아내요. 그림에서 은하 유형을 바꾸면 네 은하의 모양과 함께, 늙은 별과 젊은 별, 별이 태어나는 구역이 어디에 많은지 볼 수 있어요.

별이 모인 도시, 은하

🌌 은하란 무엇인가

①은하는 수천억 개의 별과 성간 물질(가스, 먼지)이 중력으로 묶여 함께 움직이는 집단이다

②태양은 우리은하에 속한 약 2천억 개 별 가운데 하나이고, 맑은 밤하늘에 보이는 은하수는 우리은하의 원반을 안쪽에서 본 모습이다

③관측할 수 있는 우주에는 은하가 수천억 개 넘게 있다

④은하와 은하 사이는 대부분 텅 비어 있어서, 가장 가까운 큰 은하인 안드로메다 은하도 약 250만 광년 떨어져 있다

은하의 종류(허블 분류)

은하 유형막대 나선 은하 (SB)

💡 유형마다 다른 점

①타원 은하(E): 공이나 럭비공 모양이고, 성간 물질이 거의 없어 새 별이 잘 생기지 않으므로 늙고 붉은 별이 대부분이다

②정상 나선 은하(S): 늙은 별이 모인 중심 팽대부를 나선팔이 감싸고, 나선팔에는 성간 물질과 젊고 푸른 별이 많다

③막대 나선 은하(SB): 중심을 가로지르는 막대 구조의 양 끝에서 나선팔이 뻗어 나오며, 우리은하가 여기에 속한다

④불규칙 은하(Irr): 일정한 모양이 없고 성간 물질이 많아 별이 활발히 태어나며, 대마젤란은하가 대표적이다

⑤허블의 분류는 생김새에 따른 것이고, 타원 은하가 나선 은하로 바뀌는 진화 순서를 뜻하지는 않는다

우리은하

우리은하의 크기와 태양의 위치

원반 지름 약 10만 광년 · 태양은 중심에서 약 2만 6천 광년

막대 나선 은하이고, 별은 약 2천억 개, 중심에는 태양 질량의 약 400만 배인 초대질량 블랙홀이 있다

우리은하 구조

우리은하를 이루는 부분

외계 행성을 찾는 방법

외계 행성 탐사

주요 탐사 방법

방법	원리	특징
시선 속도 변화	행성이 끌어당겨 별이 조금씩 흔들리면, 별빛의 흡수선이 청색 편이와 적색 편이를 되풀이한다	질량이 크고 별에 가까운 행성일수록 찾기 쉽고, 행성의 질량을 알 수 있다
식 현상(통과)	행성이 별 앞을 지날 때 별의 밝기가 주기적으로 조금 줄어든다	밝기가 줄어든 정도로 행성의 크기를 알 수 있지만, 공전 궤도면이 시선 방향과 나란해야 한다
직접 촬영	밝은 별빛을 가리고 행성이 내는 빛을 찍는다	별에서 멀리 떨어진 큰 행성만 찍을 수 있을 만큼 어렵다
미세 중력 렌즈	앞쪽 별의 중력이 뒤쪽 별빛을 모아 밝게 할 때, 행성이 있으면 밝기 곡선에 작은 봉우리가 더 생긴다	멀리 있는 작은 행성도 찾을 수 있지만 같은 현상이 다시 일어나지 않는다

시선 속도 변화로 찾는 원리

별이 우리 쪽으로 다가올 때 청색 편이 → 멀어질 때 적색 편이 → 이 변화가 주기적으로 되풀이됨

별과 행성은 공통 질량 중심을 함께 돈다. 행성은 보이지 않아도, 별이 미세하게 흔들리는 주기와 폭으로 행성의 공전 주기와 질량을 알아낸다

예제와 기출로 점검

예제 1

나선팔이 없고 공처럼 둥글며, 늙은 별이 대부분이고 가스가 적은 은하는 허블 분류에서 무엇인가?

나선팔이 뚜렷하면 나선 은하이고, 둥글고 매끈하며 늙은 별이 대부분이면 타원 은하다.

가스와 먼지가 적어 새 별이 거의 생기지 않는 것도 타원 은하의 특징이다.

▸ 타원 은하

그림에서 타원 은하는 붉은빛이 고르게 퍼져 있고 분홍색 별 탄생 구역이 없다. 나선 은하와 불규칙 은하에는 그 구역이 있다.

예제 2

행성이 별 앞을 지날 때 별의 밝기가 주기적으로 조금 줄어드는 것을 이용하는 외계 행성 탐사 방법은 무엇이며, 이 방법으로 무엇을 알 수 있는가?

행성이 별 앞을 지나면 별 표면의 일부가 가려져 별의 밝기가 줄어든다(식 현상).

이 밝기 변화를 이용하는 방법이 식 현상 방법이고, 밝기가 줄어든 정도가 클수록 행성이 크다.

▸ 식 현상 방법, 행성의 크기를 알 수 있다

시선 속도 변화 방법으로는 행성의 질량을, 식 현상 방법으로는 크기를 알아낸다. 두 방법을 함께 쓰면 행성의 밀도까지 구할 수 있다.

학력평가 유형

은하와 외계 행성 탐사에 대한 설명으로 옳은 것은?

①우리은하는 타원 은하이다

②식 현상 방법은 행성이 별 앞을 지날 때 별의 밝기가 줄어드는 것을 이용한다

③시선 속도 변화 방법으로 행성의 크기를 직접 잰다

④태양은 우리은하의 중심에 있다

⑤직접 촬영은 외계 행성을 찾는 가장 쉬운 방법이다

▸ ② 식 현상 방법은 행성이 별 앞을 지날 때 별의 밝기가 줄어드는 것을 이용한다

행성이 별 앞을 지나면 별빛 일부가 가려져 밝기가 주기적으로 줄고, 줄어든 정도로 행성의 크기를 알아낸다.

우리은하는 막대 나선 은하이고(①), 시선 속도 변화 방법은 행성의 질량을 알아내며(③), 태양은 중심에서 약 2만 6천 광년 떨어져 있고(④), 직접 촬영은 기술적으로 매우 어렵다(⑤).

정리

은하와 외계 행성의 핵심

허블 분류: 타원(E) · 정상 나선(S) · 막대 나선(SB) · 불규칙(Irr) / 우리은하: 막대 나선 은하, 지름 약 10만 광년

외계 행성은 별의 시선 속도 변화, 식 현상, 미세 중력 렌즈, 직접 촬영으로 찾는다

🎯 시험 포인트

①허블 분류는 타원 은하(E), 정상 나선 은하(S), 막대 나선 은하(SB), 불규칙 은하(Irr)이고, 타원 은하에는 성간 물질과 젊은 별이 적다

②우리은하는 막대 나선 은하로 지름이 약 10만 광년이고, 태양은 중심에서 약 2만 6천 광년 떨어진 원반에 있다

③시선 속도 변화 방법은 별빛의 도플러 효과로 행성의 질량을 알아낸다

④식 현상 방법은 별의 밝기가 줄어든 정도로 행성의 크기를 알아낸다

⑤생명 가능 지대는 별에서 받는 에너지로 물이 액체 상태로 있을 수 있는 거리 범위다

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별의 특성

우주 팽창과 빅뱅

마지막 수정 2026-10-17

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