살아있는 세포 동영상과 우주의 모습

[함창우]

This video is from the high numerical aperture TIRF-SIM microscope showing 181 frames at 5-second intervals in a COS-7 cell at 37°C expressing mEmerald-CLTA (green) and mCherry-Lifeact (orange-red). Credit: Betzig Lab, HHMI/Janelia Research Campus

A still image from video showing dynamics of the actin cytoskeleton over 40 time points at 15-second intervals as seen by patterned activation nonlinear structured illumination microscopy (SIM), in a COS-7 cell at 37°C expressing Skylan-NS-Lifeact. Credit: Betzig Lab, HHMI/Janelia Research Campus

A still image from a video showing the interaction of filamentous actin (mApple-F-tractin, purple) with myosin IIA bipolar head groups (EGFP, myosin IIA, green) at 20-second intervals for 100 time points, as seen with high-NA TIRF-SIM. Credit: Betzig Lab, HHMI/Janelia Research Campus.

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언뜻, 신경세포의 다발구조인 뉴런들이 얽히고설킨 듯 보이지만 이는 우주의 아주 거시적인 모습입니다.
마치 전구의 가느다란 필라멘트가 빛을 발하는 것 같아서 '은하 필라멘트(Galaxy filament)'라고 불리게 되었죠

작은 빛 하나하나는 은하 한개가 아닌 초은하단의 결집들입니다
우리는 보통 별들을 비롯한 천체와 물질들이 아무렇게나 존재하는 것이라고 알지만, 우주 역시 질서와 규칙에 의해 이루어집니다. 바로 우주를 지배하는 가장 원초적인 힘, 중력때문이지요. 별들은 서로의 중력에 이끌리어 가까운 천체들과 무리를 짓고 더 크게 나아가서는 거대한 블랙홀의 엄청난 중력에 이끌려 억겁의 시간동안 회전하며 별의 소용돌이를 만들지요. 이것이 은하인데 태양계가 속해있는 우리은하에서 가장 가까운 은하는 200만 광년 거리에 있는 안드로메다 은하구요. 보통 은하와 은하사이는 수십~ 수백만 광년의 거리인데 이러한 은하들이 서로의 중력으로 뭉쳐 구역을 만들고, 사진처럼 빛나는 밝은 점, 초은하단들이 거대한 우주속에서 연결되어 필라멘트를 이루는 것이지요. 

위의 그림은 우주를 지구에서부터 거시적으로 본 것입니다. 
가장 먼저 지구- 태양계- 태양계 인근의 성간공간- 우리은하 - 국부 은하군 - 처녀자리 은하단 - 국부 초은하단 - 관측 가능한 우주의범위의 순으로, 현재 우주배경복사가 나타나는 관측 가능한 우주의 가장자리까지의 거리는 현재 143억 파섹 (약 466억 광년)으로 추정됩니다. 이는 지구를 기점으로 계산한 것이기에 우주가 태초에 모든방향으로 동일하게 공간을 넓혀간 것을 감안하면 직경은 그 두배인 930억광년 정도가 현재 인간이 추정할 수 있는 우주의 크기가 되는것이지요.

마지막 관측가능한 우주의 모습이 은하 필라멘트라고 할 수 있지요. 언뜻보면 무수히 많은 은하들이 그저 빼곡히 존재하는 것처럼 보이지만
사실 이들은 , 중력으로 거대한 실같은 구조를 이루고 있습니다. 수천개의 은하 집단들이 또 수천 수만개가 모여 극히 짧은 실한가닥 처럼 보이는 것이고, 그 실들이 한없이 모이고 모여 우주를 이루는 것이지요.

 여기서 잠시, 그럼 영향에서 벗어난, 모여들지 않은 곳에도 별들이 존재하는지 의문이 들텐데, 답은 그렇지 않다- 라고 여겨집니다. 은하를 벗어나면서는 암흑물질과 암흑에너지외에는 존재하지 않는 텅빈 공간이 되는데 모든 천체는 중력의 영향을 받으니 서로 뭉칠수 밖에 없으니까요. 이를 은하간 공간(intergalactic space)이라고 합니다.

은하 필라멘트를 좀 더 알기쉽게 표시한 지도입니다.

하늘색으로 표시된 Supercluster가 초은하단으로, 은하 수천,수만개의 집단 입니다.

노란색의 wall은 은하필라멘트를 다르게 부르는 이름이기도 합니다. 은하 필라멘트의 구조가 마치 끝도없는 만리장성과도 같아서 '장성(Great wall)이라고 불리는 것이지요. 경계와 구조가 비교적 뚜렷하게 보이는 필라멘트를 명명할 때는 장성으로 부르기도 합니다.  '헤라클레스자리- 북쪽왕관자리 장성'은 그 직경이 100억광년에 이를 정도로 현재까지 인간이 관측한 것중에 우주에서 가장 큰 구조물입니다.

그리고 붉은 이름으로 표시된 부분, 은하가 없는 것으로 보이는 검은부분은 '대공동(void), 혹은 초공동등으로 보이는 텅빈공간입니다. 위에서 설명한 은하간 공간이 개별적인 은하들 사이사이의 무의 공간이라면 대공동은 그 확대판이라고 할 수 있습니다. 이 부분은 초은하단의 결집에서 벗어난, 영향이 미치지 않은 거대한 무의 공간입니다. 은하가 존재하지 않기때문에(아마 소외된 은하가 적게 존재한다고도 여겨집니다) 아무것도 없다라고 말하지만 우주배경복사는 전 우주에 미쳤을 것이기에 아마도 암흑에너지만이 공간을 채우고 있을것으로 여겨집니다. 이러한 공동의 크기마저 수억광년이나 되는 엄청난 크기입니다.

전파망원경으로 볼수있는 우주배경복사를 나타내는 우주의 모습입니다. 빅뱅 이후 열복사가 전 우주를 덮으면서 지금과 같은 우주를 만들었을 것입니다. 중입자와 같은 태초의 우주 물질은 우주상에 퍼져나갔고 이것이 중력으로 붕괴되고 밀집되면서 그 부분들이 바로 우리가 보는 별들과 은하를 만드는 밑거름이 되었을 것입니다. 밀도가 높고 밝게 표시된 부분이 필라멘트들의 결합이고 밀도가 낮고 어두운 영역이 공동입니다. 우주는 끝에서 끝까지 이 엄청난 필라멘트와 공동의 구조로 이루어져 있을 겁니다.

[레프트사이드-스테인리스]

전에 history channel 인지 bbc 다큐에서 본 내용이 생각나네요..

빅뱅에서부터 현생인류의 등장까지.. 최소 9번의 기적에 가까운 [우연]이 연속으로 일어나지 않았다면 있을 수 없는 일..이라는 나레이션..

보통 2번 이상 우연이 연속해서 일어나서 어떤 일을 완성시키면.. 그건 결코 우연이라고 부르지 않는다더군요..

9번이라는 건 거의 지적 존재에 의해 창조라고 말은 못하지만, 결코 우연은 아니라고 하더군요..

지구 자전축이 지금보다 1'만 더 기울어졌어도.. 지구 생태계는 존재할 수 없었다더군요.. 물론 아시다 시피, 원자 핵 간의 강핵력과 약핵력 상수가 0.00000000000001 정도만 지금과 다른 값이었다면 우주도 존재할가..

[함창우]

네 .. 맞아요 .. ㅎㅎ

[맑은미소]

인간이 소우주라더니 정말 신기해요

[함창우]

네.... 우리 몸를 형성하는 물질의 기원은 별 입이다.

[Edward]

좋은 자료 감사합니다. 다시 한번 우주와 인간의 신비로움에 감동입니다.

[함창우]

네 ㅎㅎ