관측사상 가장 오래된 블랙홀(black hole) ... 134억년전 초기우주서 발견

관측사상 가장 오래된 블랙홀(black hole) ... 134억년전 초기우주서 발견

지금까지 검출된 것 중 가장 오래된 블랙홀을 제임스 웹 우주망원경(JWST) 관측에서 발견했다는 연구결과가 발표됐다. 천문학의 새 시대가 도래했음을 알리는 발견이라고 한다.

이 블랙홀은 2016년 발견된 은하 GN-z11의 중심부에서 확인되었다. GN-z11은 은하수 은하에서 약 134억 광년 거리에 있으며 크기는 은하계의 약 100분의 1이다. 이는 우주가 탄생한 것으로 여겨지는 빅뱅 이후 불과 4억 년 만에 이 블랙홀이 존재하고 있음을 의미한다. 하지만 이 블랙홀은 형성된 지 10억 년 정도 된 것처럼 보이는 것으로 보아 블랙홀의 형성 속도에 관한 이론에 문제가 있음이 시사된다.

중심부에서 블랙홀이 검출된 은하 GN-z11(확대사진).허블우주망원경이 촬영(NASA, ESA, and P. Oesch/Yale University）

학술지 네이처에 1월 17일자로 게재된 논문 중 발표된 이번 발견은 JWST의 높은 검출 감도의 산물이다. JWST는 적외선으로 심우주를 관측해 아주 오래전부터 우주를 여행해 온 태고의 빛을 포착할 수 있다.

◆ 새로운 시대
논문의 최대 집필자로 영국 케임브리지대 캐번디시연구소와 카브리우주론연구소 교수인 로베르토 마이올리노는 보도자료에서 '이는 새 시대의 도래다. 특히 적외선 감도의 비약적 향상은 (17세기 이탈리아 천문학자) 갈릴레오의 망원경에서 하루아침에 최신예 망원경으로 업그레이드된 것과 같다'고 말했다. '웹이 가동되기 전에는 허블우주망원경으로 관측 가능한 범위를 넘어서도 아마 우주가 그리 재미없을 것이라고 생각했는데 그런 일은 전혀 없었다. 우주의 쇼는 풍성하고, 게다가 이제 막 시작했다.' 마이올리노는 이제 JWST로 인해 더 오래된 블랙홀의 발견이 가능할 것이라고 확신한다.

◆ 거대한 중력
미 항공우주국(NASA)에 따르면 블랙홀은 거대한 중력을 가진 천체로 빛조차도 그 중력에서 벗어날 수 없다. 그 때문에 직접 관측은 할 수 없지만, 블랙홀의 가장자리 근처에 형성되는 고속 회전하는 강착 원반내의 고온 가스로부터 방사되는 자외선에 의해서, 그 존재를 파악할 수 있다.

우주의 시작에 가까운 시기에 해당하는 먼 곳에서 이번과 같은 비교적 대형 블랙홀이 발견됨에 따라 블랙홀이 어떻게 성장하는지에 관한 가설에 의문이 제기되고 있다. 은하계와 같은 은하 중심에서 볼 수 있는 초대질량 블랙홀은 수십억 년에 걸쳐 현재의 크기가 됐다고 천문학자들은 생각한다.

이렇게 거대한 블랙홀이 관측되는 것이 우주의 극히 초기라는 것은 다른 방식으로 형성됐을지도 모른다고 마이올리노는 주장했다. 이번 발견을 보고한 연구팀은 두 가지 가능성을 들고 있다. 하나는 블랙홀 탄생 때의 크기가 기존에 생각했던 것보다 더 클 가능성이고, 또 하나는, 물질을 삼키는 속도가, 지금까지의 예상보다 5배 빠를 가능성이다.

2023년 5월에는 은하 GN-z11에 '초대질량 별'의 화학적 흔적이 존재하는 것으로 밝혀졌다. 초대질량별은 질량이 태양의 약 50001만 배, 중심온도가 태양의 5배에 달하는 거대한 항성이다.

(forbes.com 원문 )
https://www.forbes.com/sites/jamiecartereurope/2024/01/17/oldest-black-hole-ever-observed-found-close-to-the-beginning-of-time/?sh=719e203b749b