우주에서 발견된 '작은 빨간 점들'의 정체

제임스 웹 우주망원경이 보내온 첫 고화질 적외선 이미지에서 천문학자들은 이상한 것을 발견했다. 작고 붉게 빛나는 점들이 여러 개 보였는데, 이들은 일반적인 은하치고는 너무 밝았고, 단순한 별 집단치고는 너무 붉었다.

더 놀라운 것은 이 '작은 빨간 점들(Little Red Dots)' 안에 있는 초거대 블랙홀의 크기였다. 이론상 가능한 것보다 훨씬 더 거대했다. 마치 13억 년 전 우주에서 불가능해 보이는 일이 일어나고 있는 것 같았다.

블랙홀이 너무 크다는 문제

처음에 과학자들은 이 점들을 멀리 있는 작고 밀집된 은하로 생각했다. 하지만 뭔가 이상했다. 맨체스터 대학교의 천문학자이자 이번 연구의 주저자인 바딤 루사코프는 "이들은 너무 무거웠습니다. 완전히 별로 가득 차 있어야 했거든요"라고 설명한다.

문제는 별 생성 효율이었다. 이 은하들이 실제로 존재하려면 100% 효율로 별을 만들어야 했다. 하지만 현재 우리가 아는 은하들은 최대 20% 효율로만 별을 생성한다. 물리 법칙을 무시하는 일이 벌어지고 있는 셈이었다.

코쿤 이론: 블랙홀의 성장기

네이처지에 발표된 새로운 연구는 흥미로운 해답을 제시한다. 젊은 초거대 블랙홀들이 '고치 단계(cocoon phase)'를 거칠 수 있다는 것이다. 블랙홀이 고밀도 가스에 둘러싸인 채 성장하는 시기를 말한다.

이 가스 고치가 바로 제임스 웹 망원경이 포착한 '작은 빨간 점들'의 정체일 가능성이 높다. 블랙홀이 주변 물질을 빨아들이면서 만들어지는 고온의 가스 구름이 붉은 빛을 내며, 실제 은하보다 훨씬 작고 밝게 보이는 것이다.

우주 진화의 새로운 단서

이 발견이 중요한 이유는 우주 초기 블랙홀의 성장 과정을 보여주기 때문이다. 기존에는 블랙홀이 어떻게 그렇게 빨리, 그렇게 크게 자랄 수 있는지 설명하기 어려웠다. 하지만 코쿤 단계를 거친다면 블랙홀이 효율적으로 물질을 흡수하며 급성장할 수 있다.

한국의 우주과학 연구에도 시사점이 있다. 한국천문연구원이 참여하는 국제 공동 관측 프로젝트들이 이런 발견에 기여할 수 있으며, 차세대 우주망원경 개발에도 중요한 참고자료가 될 것이다.