웹 우주 망원경이 초기 우주에서 예상보다 거대한 블랙홀을 찾았다는 분석이 발표됐다. 우주 망원경 기반 스펙트럼 자료를 활용한 이번 연구는 빅뱅 약 6억 년 후 형성된 은하에서 강한 적외선 신호를 포착해 블랙홀 관측 역사를 다시 쓰고 있다. 초기 우주 성장을 설명하는 기존 이론과 충돌하는 결과여서 천체 물리학계의 관심이 빠르게 높아지고 있다.
초기 우주서 발견된 ‘Little Red Dots’ 정체
연구진은 웹의 근적외선 분광기 NIRSpec으로 CANUCS-LRD-z8.6을 분석했다. LRD(Little Red Dots)는 최근 여러 survey에서 발견되는 초고적색 초원시 은하 그룹이다. 스펙트럼에는 고에너지 광원에 의해 이온화된 가스가 회전하며 방출한 신호가 뚜렷하게 나타났고, 이는 중앙에서 물질을 빨아들이는 블랙홀이 존재한다는 근거로 해석됐다.
연구팀은 이 은하가 무거운 원소가 거의 없는 ‘진화 초입 단계’이며 크기 또한 매우 콤팩트하다는 점을 확인했다. 그런데 블랙홀 질량은 초기 은하치고 지나치게 컸다. NASA 및 ESA 관측 사례와 비교해도 이례적으로 큰 수치다. 별 질량 대비 블랙홀 비율이 균형을 이루지 않는 것은 초기 블랙홀 성장 모델에 중요한 문제를 제기한다.
블랙홀 성장 속도, 기존 이론과 충돌
연구에 참여한 여러 국제 연구팀은 “은하보다 블랙홀이 먼저 성장한 것처럼 보인다”고 분석했다. 기존에는 ‘큰 은하 → 큰 블랙홀’ 순서로 성장한다는 상관성이 정설이었다. 하지만 CANUCS-LRD-z8.6은 반대로 블랙홀이 먼저 덩치를 키운 것으로 해석된다. 연구진은 이 은하가 블랙홀 급성장 단계에 있었을 가능성을 제시했다.
NIRSpec 스펙트럼 덕분에 연구팀은 파장별 에너지 분포, 별 질량, 회전 속도 등을 계산했다. 이 데이터는 이전 기술로는 확보할 수 없는 정밀도이며, 웹 우주 망원경의 장점이 극대화된 사례다.
연구는 향후 ALMA 추가 관측을 통해 차가운 가스와 먼지 구성을 분석할 예정이다. 이는 블랙홀 성장에 공급된 물질량을 추정하는 데 중요하다. 캐나다·유럽·NASA 등 국제 공동관측 프로그램에서 확보한 데이터는 Nature Communications에 발표됐다.
앞으로의 전망
BLRD 관측 사례가 증가하면 초기 우주에서 블랙홀이 은하보다 먼저 커졌다는 새로운 가설이 힘을 얻을 가능성이 있다. 앞으로 진행될 ALMA·웹 후속 탐사는 천체 망원경 기반 우주 관측 체계를 새롭게 정의하고, 블랙홀 관측 분야의 패러다임을 재편할 전망이다.
