블랙홀인가, 블랙홀 별인가? ‘작은 붉은 점’을 둘러싼 천문학자들의 논쟁

James Webb 우주망원경이 관측한 작은 붉은 점 가운데 특히 붉은 두 천체가, 중심에 블랙홀을 품은 거대한 수소 천체인 블랙홀 별일 수 있다는 가설이 나옴 두 천체는 은하에 필적하는 밝기를 내면서도 약 5,000K의 항성 표면을 닮은 스펙트럼을 보이며, 일반적인 별로 보기에는 너무 밝고 통상적인 블랙홀과도 다른 특징을 지님 블랙홀 별 가설은 수소 외피가 내부 빛을 걸러내므로 붉은 스펙트럼과 약한 X선, 작은 밝기 변동을 함께 설명할 수 있다고 봄 반대 진영은 일반적인 초대질량 블랙홀 주변의 가스와 먼지, 관측 각도만으로도 관측 결과를 설명할 수 있다고 보며, 현재 자료만으로 어느 가설이 맞는지 확정하기 어려움 거대 가스 구름에서 블랙홀이 직접 형성되는 준성(quasi-star) 모형과 시대별 천체 분포가 블랙홀 별 가설을 뒷받침하고 있으나, 작은 붉은 점에 서로 다른 종류의 천체가 섞여 있을 가능성도 남아 있음 은하처럼 밝지만 한 픽셀에 불과한 천체 James Webb 우주망원경은 빅뱅 이후 첫 10억 년 동안 수소와 헬륨이 모여 은하를 형성하던 시대의 희미한 빛을 관측하도록 만들어졌으며, 첫 영상부터 정체를 알기 어려운 여러 광원을 포착함 특히 작은 붉은 점은 긴 파장의 붉은빛을 내고 은하 전체만큼 밝지만, 영상에서는 한 픽셀에 불과함 Webb이 촬영하는 거의 모든 영상에 몇 개씩 나타나며, 연구자들은 2023년부터 작은 붉은 점(little red dots)이라는 이름을 사용함 처음에는 밝기를 근거로 아주 먼 은하라고 해석했으나, 그 정도 밝기에 필요한 거대 은하가 수억 년 만에 성장할 알려진 방법이 없었음 표준 우주 진화 시간표를 뒤흔드는 듯해 ‘우주 파괴자’라는 별명까지 붙음 정밀 스펙트럼이 블랙홀을 가리킨 이유 Anna de Graaff가 이끈 Rubies와 Rohan Naidu가 공동으로 이끈 MOM 등 관측 조사에서, Webb을 먼 천체에 수 시간씩 향하게 해 파장별 밝기를 측정함 Rubies의 정식 명칭은 Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey, MOM은 Mirage or Miracle임 원자마다 방출하는 빛의 파장이 달라, 스펙트럼은 천체를 구성하는 입자의 상태와 운동을 파악하는 단서가 됨 가장 중요한 발견은 수소의 빛이 여러 파장으로 퍼진 넓은 방출선이었음 일반적으로 블랙홀 주변을 빠르게 도는 수소 구름은 속도에 따라 조금씩 다른 파장의...