우주 이야기 1538 - 우주에서 가장 오래된 블랙홀

(Artist representation of CAPERS-LRD-z9, home to the earliest confirmed black hole. The supermassive black hole at its center is believed to be surrounded by a thick cloud of gas, giving the galaxy a distinctive red color. Credit: Erik Zumalt / The University of Texas at Austin)

과학자들이 133억년 전 가장 오래된 거대 블랙홀의 존재를 확인했습니다. CAPERS-LRD-z9는 빅뱅 직후 불과 5억년, 혹은 우주 나이의 3.3% 정도 밖에 되지 않는 시점에 형성된 블랙홀로 제임스 웹 우주 망원경의 CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey) 프로젝트를 통해 발견된 우주 초기의 초대형 블랙홀입니다.

텍사스 대학 우주 프론티어 센터의 대학원생 앤소니 테일러 (Anthony Taylor, University of Texas at Austin's Cosmic Frontier Center)와 동료들은 빅뱅 직후 15억 년 정도 이내에 형성된 초기 거대 질량 블랙홀들인 작은 빨간 점 (Little Red Dots)을 연구했습니다. 이 블랙홀들은 초기 은하 중심에서 형성된 것으로 생각보다 이른 시기에 엄청난 물질을 흡수하면서 급성장해 130억 광년 밖에서도 밝게 빛나고 있습니다.

붉은 색으로 보이는 것은 적색편이에 의한 효과도 있지만, 이들 은하가 생성 초기에 있어 블랙홀 주변에 많은 가스가 있기 때문입니다. 가스를 통과한 빛은 더 적색 파장으로 이동해 붉게 보입니다. 따라서 실제로 붉은 색인 건 아니지만, 개념도는 다소 붉은 색으로 표현했습니다.

이번에 발견된 CAPERS-LRD-z9이 133억 광년 떨어진 위치에서 포착될 수 있는 이유는 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 분해능 덕분이기도 하지만, 매우 크고 밝은 블랙홀이기 때문이기도 합니다. 이름과는 다른 아이러니이지만, 막대한 물질을 흡수하는 블랙홀은 결국 상당 물줄을 강력한 제트의 형태로 방출하기 때문에 우주에서 가장 밝은 천체이기도 합니다. CAPERS-LRD-z9는 질량이 태양의 3억 배로 우리 은하 중심 블랙홀의 400만 배를 훨씬 뛰어넘습니다.

어떻게 이렇게 거대한 블랙홀이 초기부터 형성될 수 있는지는 미스터리이지만, 과학자들을 흥분시키는 또 하나의 발견임에는 틀림없습니다.

참고

https://phys.org/news/2025-08-universe-earliest-black-hole-monster.html

Anthony J. Taylor et al, CAPERS-LRD-z9: A Gas-enshrouded Little Red Dot Hosting a Broad-line Active Galactic Nucleus at z = 9.288, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ade789

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