우주2026. 11. 12. 오후 7:40 UTC·1 분 소요

웹 망원경, 사상 가장 오래된 쌍둥이 퀘이사 발견

빅뱅 9억 년 뒤의 우주에서 1만 8100광년 떨어진 퀘이사 두 개가 발견됐습니다. 두 블랙홀 모두 기존 이론이 허용하는 것보다 훨씬 무겁습니다.

Artist's illustration of two glowing quasars, each powered by a supermassive black hole, orbiting close together in the early universe. — 이미지: Space

제임스 웹 우주망원경(JWST)이 지금까지 관측된 것 중 가장 오래된 쌍둥이 퀘이사를 찾아냈습니다. 빅뱅 9억 년 뒤의 모습인데, 현재 이론으로는 존재할 수 없는 천체입니다.

이 쌍은 J1602+4228AB로 명명됐고 하와이어 별칭 Nāpōwawāʻenakaulua로도 불립니다. 두 초대질량 블랙홀 사이의 거리는 1만 8100광년으로, 우리 은하 지름의 약 5분의 1입니다. 질량은 태양의 15억 배와 4억 배입니다. 첫 별과 은하, 블랙홀이 생겨난 '우주 새벽' 시기에 발견된 쌍둥이 퀘이사 중 가장 가깝습니다.

퀘이사란 무엇인가

은하 중심의 초대질량 블랙홀 주변에는 가스와 먼지가 소용돌이치는 납작한 원반이 있습니다. 강한 중력으로 마찰이 생겨 원반이 가열되고, 은하 전체 별빛을 합친 것보다 밝게 빛나기도 합니다. 이것이 퀘이사입니다.

왜 존재해서는 안 되는가

현재 모델에 따르면 블랙홀이 태양의 수백만에서 수십억 배로 자라려면 최소 10억 년이 필요합니다. 그런데 웹 망원경은 2022년 가동 이후 빅뱅 4억 년 뒤의 퀘이사까지 계속 찾아냈습니다. 우주 새벽에서 발견된 쌍둥이 퀘이사는 이번이 세 번째입니다.

이 쌍은 초기 우주를 조사하는 웹의 Aether 서베이 자료에서 나왔습니다. NIRSpec 장비로 퀘이사 200개를 찾았는데, 알려진 초기 우주 퀘이사의 절반 가까이 됩니다. 연구진은 J1602+4228A에 동반 천체 J1602+4228B가 있음을 확인했고, 하와이 마우나케아의 제미니 북 망원경이 완벽한 시기와 날씨 덕에 둘을 분리해 관측했습니다.

연구를 이끈 NOIRLab의 실비아 오노라토는 이렇게 이른 시기에 거대 퀘이사 하나도 설명하기 어려운데 둘이라니 더욱 그렇다고 말했습니다. 이 천체는 초기 거대 은하가 상호작용으로 합쳐지는 과정을 연구하는 실험실이 될 수 있다고 합니다. 연구 결과는 11월 10일 The Astrophysical Journal Letters에 실렸습니다.