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[IT뉴스]우주에 찍힌 ‘작은 빨간 점’… 블랙홀인가, 아기 은하인가

온카뱅크관리자

2026-08-28 04:37:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 中 연구팀 ‘LRD’ 분석 결과 발표 LRD 주변부서 고리 모양 빛 발견 별 형성하는 모은하 신호로 추정 블랙홀-은하 상관관계 규명 열쇠 
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 <img alt="초기 우주의 ‘작은 빨간 점(little red dot·LRD)’의 모습을 상상한 그림. 작고 희미한 모은하 안에 중심 광원이 있다. 중국 우한대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/28/donga/20260828043650499wctc.png" data-org-width="1600" dmcf-mid="PqE5RYx2z7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/28/donga/20260828043650499wctc.png" width="658">
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 초기 우주의 ‘작은 빨간 점(little red dot·LRD)’의 모습을 상상한 그림. 작고 희미한 모은하 안에 중심 광원이 있다. 중국 우한대 제공
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 138억 년 전 빅뱅 이후 수억 년이 흐른 초기 우주에서 주로 발견되는 미확인 천체 ‘작은 빨간 점(little red dot·LRD)’의 정체를 둘러싸고 천문학자들의 관심이 뜨겁다. 최근 연구 성과들은 LRD가 두꺼운 가스에 둘러싸인 채 성장하는 블랙홀이라는 가설에 무게를 싣고 있다. LRD는 초기 우주에서 블랙홀과 은하가 어떻게 성장했는지 이해하는 핵심 단서로 꼽힌다.
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 LRD는 2022년 미국 항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경(JWST)이 가동되며 처음 포착됐다. 그동안 허블 우주망원경으로는 잘 보이지 않던 아주 먼 초기 우주 천체들이 관측되기 시작한 것이다.
 일부 LRD에서 블랙홀 주변에서 나올 법한 빛이 관측되며 LRD의 정체가 매우 작고 조밀한 은하인지, 거대한 블랙홀인지 등을 두고 의견이 갈렸다. LRD의 크기가 너무 작고 중심부는 밝아 관측 이미지에서 거의 점처럼 보인다는 점도 LRD의 정체가 불분명한 이유다. 정웅섭 한국천문연구원 책임연구원은 “학자들도 처음엔 상당히 놀랐다”며 “LRD는 초기 우주에서 블랙홀과 은하가 어떻게 함께 성장했는지 알려주는 매우 중요한 연구 대상이 됐다”고 설명했다.
 ● LRD 주변 모은하 존재 가능성 제시
 LRD의 정체에 관한 가장 최근의 연구는 중국 우한대와 후난사범대가 주도한 국제 공동연구팀이 24일(현지 시간) 국제학술지 ‘네이처 천문학’에 공개한 연구다. 연구팀은 LRD의 정체가 하나의 ‘점’ 형태가 아니라 별을 생성하는 작고 조밀한 은하라는 분석을 내놨다. 
 공동연구팀은 LRD 이미지 217개를 겹쳐서 평균을 내는 방법으로 LRD 주변부를 정밀 관측했다. 개별 이미지에서 너무 희미해 구분하기 어려웠던 중심 바깥쪽의 빛이 고리 모양으로 나타났다.
 연구팀은 LRD 주변부 빛이 중심 천체 하나로는 설명되지 않고 별을 형성하는 모은하에서 나온 신호일 가능성이 크다고 해석했다. LRD 중심에 블랙홀이 있고 그 주변을 작은 은하가 둘러싼 형태일 가능성을 제시한 것이다. LRD 주변 은하의 평균 크기는 반지름 약 210pc(파섹·천문학의 길이 단위로 1pc은 약 3.26광년)으로 추정됐다.
 정 책임연구원은 “개별 LRD에서는 잘 보이지 않던 주변부의 빛을 찾아낸 것”이라며 “우리은하 전체 크기가 수만 pc인 것과 비교하면 LRD 주변 은하의 크기는 매우 작다”고 말했다.
 ● “차세대 우주망원경이 정체 규명”
 초기 우주에는 블랙홀이 성장할 시간이 충분하지 않았는데도 태양보다 수십억 배 무거운 초대질량블랙홀이 존재한다는 점도 난제다.
 로한 나이두 미국 매사추세츠공대(MIT) 카블리 천체물리·우주연구소 연구원팀은 LRD 중 하나인 ‘MoM-BH*-1’의 정체가 두꺼운 가스에 둘러싸인 블랙홀이며 가스 껍질이 블랙홀 주변 에너지를 가두면서 블랙홀이 이론적 한계로 제시된 ‘에딩턴 한계’를 넘어 빠르게 성장하는 데 기여했을 것이라는 분석 결과를 12일(현지 시간) 국제학술지 ‘네이처’에 공개했다. 
 MIT 연구팀은 LRD가 붉은 이유로 두꺼운 가스가 블랙홀 주변의 자외선을 강하게 가리기 때문이라고 설명했다. 정 책임연구원은 “만약 LRD가 두꺼운 가스에 둘러싸인 성장 중인 블랙홀로 밝혀진다면 초기 우주에서 블랙홀이 자라는 숨겨진 단계를 발견한 것이라 볼 수 있다”고 말했다. 관측된 LRD가 여러 형태일 가능성도 있다. 가스에 가려져 성장하는 블랙홀이나 작고 조밀한 은하, 블랙홀과 별 형성이 동시에 활발한 복합 천체일 수 있다는 뜻이다.
 정 책임연구원 연구팀은 지난해 LRD와 비슷하지만 푸른빛이 강하고 초대질량블랙홀을 품은 은하 ‘블루독(BlueDOG)’을 발견·분석한 연구 결과를 지난해 10월 국제학술지 ‘천체물리학회지’에 게재하기도 했다.
 정 책임연구원은 “LRD 연구의 가장 큰 의미는 ‘초기 우주에서 블랙홀이 먼저 자랐는가, 은하가 먼저 자랐는가’라는 질문과 연결된다”며 “LRD는 그 경계에 있는 천체일 수 있다”고 설명했다.
 이어 “LRD의 정체를 밝히는 것은 새로운 천체 하나를 설명하는 문제가 아니라 우주 초기의 블랙홀과 은하가 어떤 순서와 속도로 성장했는지 이해하는 중요한 열쇠”라고 밝혔다.
 향후 LRD의 정체를 명확히 알아내려면 더욱 정밀한 관측이 필요하다. 빛을 파장별로 나눠 천체의 성분과 움직임을 보는 분광 관측, LRD 중심과 주변 은하의 희미한 빛을 분리할 정도로 선명한 이미지 관측 등이다. 정 책임연구원은 “한국이 참여하는 거대마젤란망원경(GMT) 등 차세대 우주망원경이 LRD의 정체를 밝히는 데 기여할 것”이라고 말했다.
 이병구 동아사이언스 기자 2bottle9@donga.com 
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