우주 이야기 1582 - 제임스 웹이 포착한 작고 빨간 점은 사실 초거대 질량 별

(This artist’s conception shows a supermassive star roughly 1 million times the mass of our sun, loosely bound by an outer envelope and cut away to reveal the structure of its dense core. Akin to their massive counterparts, extremely massive stars feature a convective core where nuclear reactions occur, producing enormous amounts of energy carried to the surface by photons. Despite this, the outer layers are enormously extended and diffused, so that the energy from the core spreads across a huge volume before reaching the surface. This, in turn, lowers the surface temperature of the star, giving it a distinct red appearance. Credit: CfA/Melissa Weiss)

제임스 웹 우주 망원경은 우주의 여러 미스터리를 풀어내고 있지만, 동시에 많은 미스터리를 안겨주고 있습니다. 제임스 웹 우주 망원경이 관측한 작은 빨간 점 (Little Red Dots)도 그중 하나로 그 정체릉 두고 과학자들은 여러 가설을 내세우고 있습니다. 앞서 소개한 블랙홀 별 같은 가설이 그렇습니다.

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하버드 스미소니언 천체 물리학 센터의 데베쉬 난달 Devesh Nandal, an astronomer at the CfA과 동료들은 우주 극초기에 있었던 작고 빨간 점의 정체가 초거대 질량 별 (supermassive star)라는 가설을 주장했습니다.

연구팀은 우주 극초기에 잠시 존재했던 태양 질량의 100만 배에 달하는 초거대 질량 별이 있다면 제임스 웹 우주 망원경이 관측한 미스터리한 극단적 밝기와 V자형 스펙트럼 강한 수소 방출선 (특히 수소(Hα) 방출이 두드러져, 다른 천체와 구분)이 설명될 수 있다고 주장했습니다.

사실 별은 태양 질량의 100배가 넘으면 극도로 불안정해서 주변으로 강력한 항성풍을 뿜어내며 질량을 잃고 곧 초신성 폭발로 생을 마무리합니다. 따라서 어떻게 태양 질량의 100만 배 별이 생성될 수 있느냐는 또 다른 질문을 낳긴 하지만, 연구팀은 이 가설이 관측된 데이터를 잘 설명한다고 보고 있습니다.

아무튼 이 초거대질량 별이 실제로 존재한다고 가정했을 때 그 결과는 매우 명확합니다. 곧 블랙홀로 붕괴하는 것인데, 연구팀은 이것이 우주 초기에도 빠르게 등장하는 거대 질량 블랙홀의 존재를 설명해준다고 보고 있습니다.

과연 진짜 정체가 무엇일지 궁금해지는 대목입니다.

참고

https://phys.org/news/2026-01-webb-telescope-ancient-monster-stars.html

Devesh Nandal et al, Supermassive Stars Match the Spectral Signatures of JWST's Little Red Dots, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2507.12618

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