초대질량 블랙홀은 태초의 우주를 가득 채웠다

최근 과학자들은 "태초에 우주가 초대질량 블랙홀로 가득 차 있었을 수도 있다"라는 연구 결과를 발표했습니다. 빅뱅 이후 불과 9억 년이 지난 시점, 우리 우주 최초의 은하 시대에는 이미 태양 크기 10억 배에 달하는 블랙홀이 존재했습니다. 엄청난 양의 이온화된 가스를 빨아들인 블랙홀은 블레자르라고 알려진 은하 엔진을 형성했습니다. 이 엔진은 초고온의 밝은 물질 제트를 우주로 분사했습니다. 지구에서는 120억 년이 지난 지금도 그 폭발에서 나오는 빛을 감지할 수 있습니다.

 

천문학자들은 이에 앞서 약간 더 젊은 전파 활성 은하핵(RLAGN)으로부터 원시 초거대 블랙홀의 증거를 발견했습니다. 전파 망원경으로 볼 때 매우 밝게 보이는 핵을 가진 은하인 RLAGN은 거대 블랙홀을 포함하고 있다는 증거로 간주됩니다. 블레이자는 광속에 가까운 상대론적 물질의 좁은 두 제트를 반대 방향으로 뿜어내는 독특한 유형의 RLAGN입니다. 이러한 제트는 다양한 파장의 좁은 광선을 방출합니다. 만일 그렇게 넓은 거리에 걸쳐 이를 감지하기 위해서는 지구를 바로 향해야 합니다. 이번 새로운 블레자르의 발견은 가장 오래된 것으로 확인된 초거대질량 블랙홀의 날짜를 우주 역사의 첫 10억 년 이내로 옮겼습니다. 아울러 이는 그 시대에 우리가 발견하지 못한 다른 유사한 블랙홀이 있었음을 시사합니다.

 

이탈리아 국립 연구소의 박사과정 학생 실비아 벨라디타는 "이 발견 덕분에 우리는 우주 탄생 초기 10억 년 동안 강력한 상대론적 제트를 방출하는, 매우 거대한 블랙홀이 엄청나게 많이 존재했음을 알게 되었다"라고 말했습니다. 밀라노 소재 천체물리학(INAF) 소속이자 블레자르에 관한 새로운 논문의 공동 저자인 벨라디타는 이 발견을 통해 블레이자가 우리 우주 역사의 한 시대인 재이온화 동안 존재했음을 증명했습니다. 해당 시기는 빅뱅 이후 최초의 별과 은하가 형성되기 시작한 오랜 암흑시대 이후의 시기입니다.

 

연구의 공동 저자들은 "하나의 블레이저를 발견한 것은 다른 블레이저가 많이 있다는 것을 강하게 시사한다"라고 주장했습니다. 만일 우주 초기 단계에 단 하나의 블레이저만 존재했다면, 그것이 좁고 눈에 보이는 광선을 지구로 향하게 한 것은 엄청난 행운이 될 것입니다. 이들은 "온갖 방향을 가리키는 그런 블레이저가 많이 있었고, 그중 하나가 우연히 우리 쪽으로 빛을 던졌을 가능성이 훨씬 더 높다"라고 예측했습니다. 연구팀은 이 블레이저가 궁수자리 A*를 포함해 오늘날 우주 전역에 걸쳐 큰 은하계의 핵심을 지배하는 초대질량 블랙홀의 씨앗이라고 봤습니다. 우리은하 중심에 있는 궁수자리 A*는 상대적으로 조용한 초대질량 블랙홀입니다. 벨라디타는 "블레자르를 관찰하는 것은 매우 중요하다"라며 입을 열었습니다. 이어 그는 "발견된 모든 소스에 대해 우리는 100개의 유사한 소스가 있어야 한다는 것을 알고 있지만 대부분은 방향이 다르기 때문에 직접 볼 수 없을 정도로 약하다"라고 부연했습니다. 이러한 정보는 천체물리학자들이 괴물 블랙홀이 언제 어떻게 형성되었는지에 대한 가설을 재구성하는 데 도움이 되고 있습니다.