제임스 웹 우주 망원경에 포착된 매우 희귀한 블랙홀 조상

천문학자들은 지구에서 130억 광년 떨어진 곳에 초대질량 블랙홀의 최초 조상으로 알려진 먼지로 뒤덮인 붉은 물체를 발견했습니다. 일부는 은하이고 일부는 퀘이사인 먼지로 뒤덮인 붉은색 물체는 빅뱅 이후 불과 7억5천만 년 후에 형성되었습니다. 과학 학술지에 발표된 새로운 연구의 저자에 따르면, 고대 물체는 먼지가 많고 별을 형성하는 은하와 퀘이사로 알려진 밝게 빛나는 블랙홀 사이에 있는 특성을 보여줍니다. 빅뱅 이후 불과 7억5천만 년 후, '우주의 새벽'이라고 불리는 시대에 탄생한 이 물체는 초기 은하가 초거대 블랙홀의 기초에 별먼지를 엮어냈다는 최초의 직접적인 증거인 것으로 보입니다. 전이 적색 퀘이사로 알려진 이와 같은 물체는 초기 우주에 존재한다고 이론화되었지만, 지금까지 관찰된 적이 없습니다. 코펜하겐 대학 닐스 보어 연구소의 박사 후 연구원이자 이번 연구의 주저자인 후지모토 세이지는 성명에서 "발견된 물체는 먼지로 뒤덮인 항성 폭발과 빛나는 퀘이사라는 두 개의 희귀한 천체 개체군을 연결한다"라고 말하며, "그것은 초기 우주에서 초대질량 블랙홀의 급속한 성장을 이해하는 새로운 길을 제공한다"라고 덧붙였습니다.

 

매우 밝지만, 작은 퀘이사

퀘이사는 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀에 의해 구동되는 매우 밝은 물체입니다. 지구 태양의 질량보다 수백만에서 수백억 배 더 큰 이 괴물 블랙홀은 눈부신 속도로 주변의 모든 것을 빨아들입니다. 이 블랙홀로 나선형으로 들어가는 가스는 마찰로 인해 가열되어 별빛과 비슷한 밝은 빛을 생성합니다. 이전 연구에서는 "퀘이사가 우주의 첫 7억 년 이내에 존재했다는 사실이 밝혀졌다"라고 연구 저자들은 썼습니다. 그러나 빅뱅 이후 이러한 초대질량 물체가 어떻게 그렇게 빨리 형성되었는지는 정확히 불분명합니다. 시뮬레이션에 따르면 먼지가 많고 별이 밀집된 은하에서 일종의 빠르게 성장하는 전이 단계가 발생하는 것으로 나타났습니다. 공동 저자이자 닐스 보어 연구소의 부교수인 가브리엘 브라머는 성명에서 "이론가들은 이러한 블랙홀이 급속한 성장의 초기 단계를 겪을 것"으로 예측하며, "먼지로 붉게 변한 소형 물체가 먼지로 가려진 항성 폭발 은하에서 나온다"라고 말했습니다.

 

새로운 논문에서 연구원들은 허블 우주 망원경으로 고대의 별 형성 은하를 연구하는 동안 공식적으로 GNz7q라고 명명된 이러한 희귀한 전이 물체 중 하나를 발견했다고 주장합니다. 연구팀은 별의 베이비 붐이 한창이던 초기 은하계를 포착했습니다. 이 은하계는 오늘날 은하계보다 1,600배 더 빠른 속도로 새로운 별을 만들어내는 것처럼 보입니다. 그 모든 새로 태어난 별들은 엄청난 양의 열을 만들어냈고, 이로 인해 은하 주변의 가스가 따뜻해지고 적외선 파장으로 밝게 빛나게 되었습니다. 연구원들은 "실제로 은하계는 너무 뜨거워져 그 먼지는 우주 초기 시대에 알려진 다른 어떤 물체보다 더 밝게 빛난다"라고 말했습니다. 밝게 빛나는 먼지 속에서 연구원들은 빛의 붉은 점 하나를 발견했습니다. 주위에 거대한 먼지 안개가 물들어 있는 크고 조밀한 물체였습니다. 연구원들에 따르면, 이 빨간 점의 광도와 색상은 전이하는 빨간 퀘이사의 예상 특성과 완벽하게 일치합니다. 브라머는 "관찰된 특성은 이론적 시뮬레이션과 매우 일치하며, GNz7q가 후기 초대질량 블랙홀의 조상인 먼지로 뒤덮인 별 중심에서 블랙홀의 전이적이고 빠른 성장 단계의 첫 번째 예임을 시사한다"라고 말했습니다. 아마도 연구팀이 이 물체를 우연히 발견한 것은 아닐 것입니다. 우주의 가장 초기 시대를 훨씬 더 뒤로 들여다볼 수 있는 망원경에 의해 발견되기를 기다리는 것과 같은 많은 것들이 있을 것입니다. 나사의 제임스 웹 우주 망원경은 허블보다 훨씬 더 명확하게 이러한 포착하기 어려운 물체를 사냥할 수 있을 것이며, 먼지가 많은 우주의 새벽에 조금 더 많은 빛을 비출 수 있기를 바랍니다.