가스에 둘러싸인 블랙홀 후보, 초기 우주의 급성장 수수께끼 풀 단서

제임스 웹 우주망원경을 사용하는 천문학자들이 밀도 높은 수소 가스에 둘러싸인 젊은 블랙홀인 ‘블랙홀 별’의 유력한 후보를 발견했다. 빅뱅 이후 불과 6억 6,000만 년이 지난 시점의 모습으로 관측된 이 천체는 우주의 나이가 7억 년이 되기도 전에 일부 블랙홀이 태양 질량의 거의 10억 배까지 성장한 과정을 설명할 물리적 메커니즘을 제시할 수 있다.

이 광원은 유난히 붉은 점으로 보였지만, 분광 분석 결과 일반적인 별이나 먼지로는 잘 설명되지 않았다. 특정 파장 구간에서 밝기가 20분의 1 미만으로 떨어지며, 측정된 발머 불연속 값은 7.7이었다. 특별히 선별한 별들의 집단이라 해도 약 5 미만에 머물 것으로 예상된다. 수소 흡수 역시 가스의 밀도가 대단히 높다는 사실을 보여준다.

연구진의 단순화된 모델은 태양 질량의 약 100만~1,000만 배인 블랙홀이 먼지가 거의 없고 태양계 크기인 가스 외피 안에 있는 것으로 설정한다. 이런 고치 같은 외피는 통상 유입 물질의 속도를 늦추는 외부로 방출되는 복사에너지를 가둘 수 있어, 블랙홀이 일반적인 한계를 넘는 속도로 물질을 흡수하도록 할 수 있다.

이 후보는 웹 망원경이 발견한 수수께끼의 ‘작은 붉은 점들’을 이해하는 데도 도움이 될 수 있다. 이 천체에서는 블랙홀과 외피가 주변의 거의 모든 별보다 밝게 빛나는 것으로 보여, 중심 동력원을 이례적으로 선명하게 관찰할 수 있다. 그러나 해석은 확정적이지 않다. 가스의 기하학적 구조와 블랙홀의 질량은 여전히 불확실하며, 이것이 초기 성장기에 흔한 단계였는지 검증하려면 더 많은 사례와 정교한 시뮬레이션이 필요하다.