관측 사상 가장 오래된 블랙홀 발견 기존 이론으론 설명 불가

제임스 웹 우주망원경이 천문 관측 역사상 가장 오래된 블랙홀을 발견했다.

이 블랙홀은 단순히 오래된 것뿐 아니라 기존 이론으로는 설명할 수 없는 질량을 갖고 있어 우주 탄생과 진화에 대한 중요한 열쇠가 될 것으로 기대된다.

로베르토 마이올리노 영국 케임브리지대 카블리우주론연구소 교수가 이끄는 국제 공동 연구진은 18일 약 130억년 전 탄생한 초거대 블랙홀을 관측하는 데 성공했다고 밝혔다.

현재 우주와 천체들이 만들어지는 과정을 설명하는 이론인 표준모델에 따르면 블랙홀은 거대한 별이 폭발하면서 만들어진다.

중력이 강한 별이 폭발하면서 주변의 시공간을 왜곡하고 이로 인해 빛도 빠져나올 수 없을 정도로 강한 중력을 가진 블랙홀이 만들어진다.

이론적으로 만들어질 수 있는 블랙홀의 최대 질량은 태양의 약 100배 수준이다.

블랙홀은 별의 폭발 잔해와 주변 물질을 강력한 중력으로 끌어들이면서 성장하는 만큼 질량을 바탕으로 대략적인 나이를 알 수 있다.

연구진은 이번에 발견한 블랙홀의 질량을 분석해 만들어지는 데 필요한 시기를 계산했다.

계산 결과, 현재 크기로 성장하는 데는 약 10억년이 필요한 것으로 나타났다.

다만 실제 블랙홀의 탄생 시기인 130억년 전은 빅뱅이 일어난 후 4년이 지난 시점으로, 현재 이론으로는 블랙홀의 탄생 과정을 설명할 수 없는 문제가 나타났다.

이 블랙홀의 성장 과정을 설명하기 위해서는 기존과 다른 새로운 이론이 필요하다는 의미다.

연구진은 블랙홀이 만들어진 시기부터 예상보다 질량이 컸거나 주변 물질을 빨아들이는 속도가 예상보다 5배 이상 빠를 수 있다는 가능성을 내놨다.

실제로 블랙홀이 발견된 은하 ‘GN-z11′은 크기가 우리은하의 100분의 1 수준으로, 블랙홀이 은하의 성장을 막고 있는 것으로 추정된다.

GN-z11 은하는 다른 은하에 비해 유난히 밝고 질소 함량도 높은데, 이런 특성도 블랙홀과 연관될 가능성도 있다.

연구진은 블랙홀의 탄생 이론을 수정하기 위해서는 더 많은 블랙홀의 관측이 필요하다고 분석했다.

앞으로 제임스 웹 우주망원경을 통해 더 많은 블랙홀을 관측하면서 기존 이론으로는 설명할 수 없는 블랙홀을 찾아야 한다는 것이다.

마이올리노 교수는 “아주 초기 은하는 가스가 풍부해 블랙홀 성장을 돕는 물질이 많았을 것”이라며