【정견뉴스】
과학자들이 2017년 12월 지금까지 발견된 것 중 가장 크고 가장 오래된 블랙홀을 발견했으며, 이는 현재의 천문학 이론을 바꿀 수도 있다.
이 블랙홀의 나이는 130억 년이 넘으며, 현재 과학자들이 알고 있는 우주 나이보다 불과 6억 9천만 년 젊을 뿐이다. 비유하자면 우주의 나이를 100세라고 할 때 이 블랙홀은 95세인 셈이다.
나이뿐만 아니라 태양 질량의 8억 배에 달하는 거대한 질량 역시 과학자들을 당황하게 만들며 적절한 설명을 찾지 못하게 하고 있다.
미국 항공우주국(NASA)의 과학자 다니엘 스턴(Daniel Stern)은 “이 블랙홀은 우주가 탄생한 지 불과 6억 9천만 년 만에 예상외로 거대하게 성장했다. 우리가 발견한 이러한 현상은 현재의 블랙홀 형성 이론을 수정해야 한다는 점을 보여준다”고 말했다.
NASA의 12월 6일 보도에 따르면, 과학자들을 당혹스럽게 하는 점은 이토록 오래된 블랙홀이 그토록 짧은 시간 안에 어떻게 그토록 거대하게 성장할 수 있었는가 하는 원인이다.
형성 원인은 미스터리
이 초대형 블랙홀은 한 은하의 중심부에 위치하고 있으며, 주변의 극도로 많은 물질을 대량으로 집어삼키며 퀘이사(quasar)라는 천문학적 현상을 만들어내고 있다.
독일 막스 플랑크 천문연구소의 브램 베네만스(Bram Venemans)는 “퀘이사는 알려진 천체 중 가장 밝고 가장 먼 천체이며, 초기 우주를 이해하는 데 매우 중요한 의미를 지닌다”고 말했다.
과학자들은 무한히 깊은 우주 속에서 이처럼 가장 밝고 가장 먼 퀘이사는 매우 희귀하며, 그 수가 불과 20~100개 정도에 그칠 것으로 추정하고 있다.
천문학 웹사이트 ‘스페이스(Space)’의 2017년 12월 6일 보도에 따르면, 과학자들이 이전에 발견했던 가장 오래되고 가장 먼 퀘이사의 번호는 ULAS J1120+0641로 지구에서 130억 4천만 광년 떨어져 있으며, 우주보다 7억 5천만 년 젊었다.
반면 이번에 발견된 퀘이사와 그 블랙홀의 명칭은 ULAS J1342+0928로 131억 광년 떨어져 있다. 이번 연구의 책임자인 카네기 과학연구소(Carnegie Institution for Science)의 천체물리학자 에두아르도 바냐도스(Eduardo Bañados)는 이처럼 극도로 오래된 초대형 블랙홀의 발견이 우주를 이해하는 데 매우 중요한 의미를 지닌다고 설명하며 “우리는 이미 세계 최강의 망원경들을 그곳에 집중시켰다. 틀림없이 더욱 놀라운 현상들을 관측하게 될 것”이라고 덧붙였다.
ULAS J1342+0928을 관측하는 과정에서 과학자들이 사용한 대형 장비로는 칠레의 거대 마젤란 망원경(GMT), 애리조나주의 대형 쌍안망원경, 하와이의 제미니 북부 망원경(Gemini North) 등이 있다.
천문학 이론 바꿀 가능성
최근 몇 년 동안 과학자들은 오래된 초대형 블랙홀들을 잇따라 발견하고 있다. 호주 과학 웹사이트 ‘사이언스 알럿(Science Alert)’의 지난 2월 보도에 따르면, NASA 과학자들은 극도로 강한 감마선 방출원을 근거로 우주보다 불과 14억 년 젊은 극도로 오래된 블랙홀들을 판별해 낸 바 있다.
이 극도로 오래된 블랙홀들은 매우 오래된 은하의 핵심부에 위치하고 있으며, 에너지를 극도로 높은 밀도로 방출하는 매우 활발한 특성을 보여주기 때문에 과학자들은 이들을 ‘블레이자(Blazars)’라고 부르며 엄청난 밀도의 에너지를 방출하는 특징을 묘사하고 있다. 이 초대형 블랙홀들의 질량은 모두 태양의 100만 배 이상에 달한다.
NASA 고다드 우주비행센터의 천문학자 루페시 오자(Roopesh Ojha)는 “이 멀리 떨어진 블레이자들에는 현재 알려진 것 중 가장 큰 질량을 가진 블랙홀들이 포함되어 있는데, 놀랍게도 이토록 오래되었다. 이 현상은 현재의 초대형 블랙홀 형성 이론을 재인식하게 만든다”고 말했다.
이탈리아 우주국의 다리오 가스파리니(Dario Gasparrini)는 “핵심적인 의문은 이 거대 블랙홀들이 우주가 이토록 젊은 시기에 어떻게 형성될 수 있었는가 하는 점이다. 우리는 그 블랙홀들의 급격한 성장 메커니즘을 알지 못한다”고 밝혔다.