관측 사상 가장 먼 초대질량 블랙홀이 발견됐다. 특히 초대질량 블랙홀의 씨앗이 되는 물질이 무엇인지 해명할 단서까지 떠올라 천문학계의 관심이 집중됐다.
미국 프린스턴대학교 연구팀은 7일 공식 채널을 통해 이전부터 주목받던 퀘이사 'UHZ-1'이 우주 탄생 후 약 4억6000만 년 후 탄생했다고 전했다. 연구팀은 제임스웹우주망원경이 'UHZ-1'을 관측한 상세 정보를 토대로 이 같은 주장을 펼쳤다.
연구팀 관계자는 "'UHZ-1'은 우주 탄생 후 약 4억6000만 년 후 존재했던 은하이며, 그 중심부 블랙홀의 질량은 태양의 최소 1000만, 최대 1억 배로 나타났다"며 "'UHZ-1'은 가장 먼 초대질량 블랙홀일뿐만 아니라 초대질량 블랙홀의 씨앗이 거대한 가스 구름의 중력 붕괴로 발생한다는 가설을 뒷받침한다"고 전했다.
우리은하를 비롯한 많은 은하의 중심부에는 태양의 수백만 배에서 수백억 배의 질량을 가진 초대질량 블랙홀이 존재한다. 초대질량 블랙홀의 생성은 아직 수수께끼인데, 우주 탄생으로부터 얼마 지나지 않았을 때 생성됐다는 게 중론이다.
초대질량 블랙홀로 성장하기 위한 씨앗을 두고도 여러 설이 존재한다. 유력한 것은 초기 우주에 존재한 매우 무거운 항성에서 생긴 블랙홀이라는 가설이다.
직접 붕괴 블랙홀(direct collapse black hole, DCBH) 이론도 힘을 받는 추세다. 초기 우주에는 매우 거대하고 농밀한 가스 구름이 존재했던 것으로 생각되며, 자신의 중력으로 붕괴해 블랙홀이 생긴 것으로 보인다. 이 경우 항성의 질량 한계를 크게 넘는 최대 태양의 10만 배나 되는 대질량 블랙홀이 발생한다.
찬드라 X선 망원경이 'UHZ-1'를 관측한 이래 많은 학자들이 그 거리에 주목했지만 해상도가 문제였다. 다만 지난해 7월 활동을 시작한 제임스웹우주망원경의 관측 데이터 조사 결과, 이 블랙홀의 적색 편이는 z=10.073±0.002로 계측됐다. 이는 지구로부터 315억 광년 떨어진 지금으로부터 133억2000만 년 전, 즉 우주 탄생으로부터 4억6000만 년 후에 존재한 천체임을 의미한다.
연구팀 관계자는 "'UHZ-1'은 초당 5×10의38승J의 에너지를 방출하며, 이로 인해 'UHZ-1'에는 태양의 1000만~1억 배 질량의 블랙홀이 있는 것으로 추정된다"며 "이는 관측 사상 가장 먼 초대질량 블랙홀"이라고 설명했다.
이어 "초기 우주에 관해 학자들은 아직 모르는 것이 많지만 제임스웹우주망원경은 그 베일을 막 벗기기 시작했다"며 "이번 'UHZ-1' 관측 데이터는 초대질량 블랙홀이 중력 붕괴로 발생한 블랙홀을 씨앗으로 삼을 가능성을 한층 높였다"고 의미를 부여했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
