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국제 연구팀 "작은 붉은 점 217개 영상 중첩 분석…주변서 희미한 빛 방출 확인"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 제임스 웹 우주망원경(JWST)이 초기 우주에서 발견한 정체불명의 '작은 붉은 점'(little red dots·LRD)은 단순한 점광원(point source)이 아니라 별이 형성되는 작고 조밀한 은하 중심에 있는 미지의 천체로 추정된다는 연구 결과가 나왔다.
초기 우주의 '작은 붉은 점'(Little Red Dot) 상상도. 희미한 모은하 속에 자리 잡은 밝고 조밀한 중심 광원을 보여준다. 이 은하는 평균 항성 질량이 태양 질량의 약 10억 배, 유효반지름은 약 685광년으로, 비슷한 시기, 비슷한 질량을 가진 다른 별 형성 은하보다 약 2.5배 작은 것으로 추정된다.[Ruiyuan Guo, Xuheng Ding 제공. 재판매 및 DB 금지]
중국 우한대 딩쉬헝 박사가 이끄는 국제 연구팀은 25일 과학 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에서 JWST로 관측한 작은 붉은 점 217개의 영상을 중첩해 분석한 결과 중심 천체 주변에서 희미하게 방출되는 빛을 확인했다며 이같이 밝혔다.
연구팀은 이 연구는 하나의 작은 붉은 점처럼 보였던 초기 우주의 수수께끼 천체가 실제로는 별이 형성되고 있는 작고 조밀한 은하와 연결돼 있을 가능성을 시사한다며 이는 초기 은하와 초대질량 블랙홀의 성장 과정을 이해할 새로운 관측 단서를 제시하는 것이라고 말했다.
작은 붉은 점(LRD)은 JWST로 지구에서 매우 먼 초기 우주를 관측하는 과정에서 발견된 작고 붉은 천체로, 그 정체와 빛의 근원은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.
연구팀은 이전 연구에서는 자외선 영역에서 일부 작은 붉은 점 주변에 확장된 빛이 관측돼 은하가 존재할 가능성이 제시됐지만, 별의 질량을 더 직접적으로 추적할 수 있는 고유계 광학 영역의 빛에서는 이를 확인하기 어려웠다고 지적했다.
연구팀은 JWST에 포착된 작은 붉은 점 영상을 개별적으로 분석하는 대신 217개 영상에서 각각 중심에 있는 점광원에 해당하는 빛을 제거하고 남은 영상을 같은 위치에 맞춰 겹쳐 놓고 분석했다.
연구팀은 작은 붉은 점의 개별 영상에서는 너무 희미해 보이지 않던 신호도 여러 영상을 합치면 상대적으로 뚜렷해질 수 있다고 설명했다.
작은 붉은 점(LRD) 217개의 관측 자료(Data)에서 중심에 있는 점광원(point source)에 해당하는 빛을 제거하고 남은 영상을 같은 위치에 맞춰 겹쳐 놓고 분석했다. 그 결과 JWST의 근적외선 카메라(NIRCam)가 사용하는 4.44㎛ 필터(F444W) 대역에서 중심의 점광원으로는 설명되지 않는 희미한 확장 방출이 확인됐다. [Nature Astronomy, Xuheng Ding et al.제공. 재판매 및 DB 금지]
분석 결과 실제로 JWST의 근적외선 카메라(NIRCam)가 사용하는 4.44㎛ 필터(F444W) 대역에서 중심의 점광원으로는 설명되지 않는 희미한 확장 방출이 확인됐다.
연구팀은 점광원 모형을 제거한 영상에서 중심 바깥쪽에 고리처럼 보이는 빛의 확장 방출이 나타났다며 이를 주로 별에서 나오는 빛으로 해석했다.
또 4개의 근적외선 파장대 관측 자료를 은하 모형과 비교한 결과, 작은 붉은 점의 모체 은하의 평균 항성 질량은 태양 질량의 약 10억배로 추정됐다.
또 유효반지름은 약 685광년으로, 비슷한 시기·비슷한 질량의 다른 별 형성 은하보다 약 2.5배 작은 조밀한 은하로 추정됐다.
연구팀은 이 결과는 작은 붉은 점이 고립된 하나의 천체가 아니라 작고 밀도가 높은 은하의 중심에 존재하는 미지의 천체일 가능성을 시사한다며 작은 붉은 점의 중심에 초대질량 블랙홀이 존재할 가능성을 제시했다.
이어 이번 관측이 빅뱅(Big Bang) 이후 최초 10억 년 동안 은하와 블랙홀이 어떻게 성장했는지를 이해하는데 새로운 단서를 제공한다고 설명했다.
다만 이 결과는 작은 붉은 점 217개 각각에서 모은하를 직접 확인한 게 아니라 여러 천체의 특성을 평균한 결과라며 앞으로 작은 붉은 점 각각의 빛을 분광학적으로 분석해 거리를 확인하고 모은하와 중심 천체 관계를 직접 검증하는 연구가 필요하다고 덧붙였다.
◆ 출처 : Nature Astronomy, Xuheng Ding et al., 'Extended components of little red dots in the rest-frame optical', https://www.nature.com/articles/s41550-026-02945-z
scitech@yna.co.kr
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