132억 살 ‘최고령’ 블랙홀 발견…“빅뱅 초기 생성”

빅뱅 이후 4억7000만년 뒤 생성
우리은하 블랙홀 10배 규모

빅뱅 이후 불과 4억7000만 년 만에 형성된 가장 오래된 블랙홀이 관측됐다고 미국 AP통신이 6일(현지시간) 전했다. 사진은 미국 항공우주국(NASA)의 제임스웹 우주망원경과 찬드라 관측 위성이 촬영한 블랙홀의 모습. 2023.11.07. 뉴시스

나이가 132억 살인 ‘최고령’ 블랙홀이 관측됐다.

6일(현지시간) AP통신 등에 따르면 미국 항공우주국(NASA) 제임스웹 우주망원경과 찬드라 X선 관측소는 과학 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에서 우주 관측 이래 가장 오래된 블랙홀을 발견했다며 이같이 밝혔다.

우주의 나이가 137억년 정도인 것을 감안하면 이 블랙홀은 우주의 시작(빅뱅) 이후 4억7000년 뒤에 만들어져 나이가 132억 살 정도로 추정된다. 빅뱅과 거의 동시에 생성된 것이다.

과학자들을 더욱 놀라게 한 점은 이 블랙홀이 우리은하에 있는 블랙홀보다 10배가량 더 크다는 점이다. 또 무게는 해당 은하계에 있는 별들의 총질량의 10∼100％에 달할 것으로 추정된다.

이는 우리은하나 인근 은하계의 블랙홀 무게가 보통 별들의 질량의 0.1％ 정도로 측정되는 것에 비하면 어마어마한 규모라고 연구진은 설명했다.

이번 연구에 참여한 미국 예일대학교 연구진은 “이렇게 거대한 것이 존재하기에는 우주 초기 단계에서만 가능하다”며 “이 블랙홀이 이렇게 이른 시기부터 자신의 은하계와 함께 계속 존재해왔다는 게 매우 놀랍다”고 했다.

이번 블랙홀의 존재는 엑스선 관측을 통해 확인됐다. 연구진은 엑스선을 이용해 “블랙홀 안으로 중력에 의해 점점 더 빠른 속도로 빨려 들어가는 가스의 존재를 포착할 수 있으며 엑스선 안에서 가스가 빛을 내는 것을 볼 수 있다”고 덧붙였다.

연구팀은 이번에 발견된 것보다 더 오래된 블랙홀이 조만간 관측될 가능성도 있다고 밝혔다.

과학자들에 따르면 제임스웹 망원경은 이번에 발견된 것보다 2900만 년 더 오래된 블랙홀 추정체를 발견했으나 아직 엑스선을 통해 그 존재가 검증되진 않았다.

연구진은 더 오래된 초기의 블랙홀이 발견될 것이라며 “우주의 새로운 창이 하나 열릴 것이라고 기대하고 있으며, 이번 발견은 그 첫 시작이라고 생각한다”고 전했다.

이번 발견은 과학저널 ‘천체물리학 저널 레터스’에도 동반 게재됐다.
김예슬 동아닷컴 기자 seul56@donga.com