태양 300조 배 밝기 – 우주에서 가장 밝은 은하 찾았다

우리 은하계는 수천억 개의 별이 모인 거대한 집단이다. 비록 우리 은하가 대형 은하에 속하기는 하지만, 사실 우리 은하 같은 은하계는 우주에 무수히 많이 존재한다. 그리고 우리 은하보다도 더 거대한 초대형 은하 역시 셀 수 없을 만큼 많이 존재한다. 밝기를 기준으로 따져도 우리 은하보다 훨씬 밝은 은하는 전혀 드물지 않은 존재다.

하지만 최근 나사의 WISE(Wide-field Infrared Survey Explorer)탐사 위성이 발견한 은하 WISE J224607.57-052635.0는 이전의 모든 기록을 뛰어넘어 인간이 관측한 가장 밝은 은하로 등극했다.

ELIRG(extremely luminous infrared galaxies)로 분류되는 이 은하는 그 밝기가 태양의 300조 배가 넘는다. 아이러니하게도 이 엄청난 밝기의 비결은 모든 것을 흡수하는 거대한 블랙홀 때문에 가능하다.

WISE J224607.57-052635.0의 중심부에는 다른 은하의 중심부처럼 거대 질량 블랙홀이 존재한다. 이 블랙홀의 중력에 이끌려 온 가스와 먼지들은 주변에 거대한 원반 모양의 물질의 흐름인 강착 원반을 만들며 나선 모양으로 블랙홀로 끌려간다.

그러나 블랙홀로 모든 물질이 들어가기에는 입구가 좁다. 사실 막대한 물질들이 제트(jet)의 형태로 뿜어져 나오면서 블랙홀은 이름과는 달리 역설적으로 밝게 빛나게 된다.

다만 그 엄청난 밝기에도 불구하고 우리는 육안으로는 절대 이 은하를 볼 수 없다. 거리가 125억 광년에 달하기 때문이다. 대신 이 거리 덕분에 과학자들은 우주의 초기 모습을 들여다볼 수 있다. 빛이 달려온 거리가 125억 년이라는 의미는 우리가 125억 년 전의 은하에서 온 빛을 보고 있다는 의미이기 때문이다. 우주 초기에는 이렇게 활동적인 은하들이 다수 존재했다.

하지만 WISE J224607.57-052635.0의 밝기는 시기적인 부분을 고려해도 엄청난 밝기를 가진 것이 사실이다. 따라서 이를 연구한 과학자들도 어떻게 이렇게 밝은 블랙홀이 존재할 수 있는지 궁금한 건 마찬가지다.

나사 제트 추진 연구소의 피터 에이센하트는 가장 간단한 설명을 제안했다. 그냥 은하와 블랙홀이 커서 밝다는 게 그의 설명이다. 물론 이 단순한 설명은 왜 이렇게 거대한 블랙홀이 우주 초기에 존재하느냐는 다른 의문을 낳는다.

이 연구의 다른 저자들은 그 외에도 이 블랙홀이 흡수할 수 있는 물질의 이론적 한계인 에딩턴 한계(Eddington limit)를 뛰어넘는 블랙홀이거나 혹은 생각보다 느리게 자전하는 블랙홀로 더 빠르게 물질을 흡수할 수 있다는 설명도 같이 내놓았다.

가능한 가설 가운데 어떤 것이 옳은지는 현재 판단하기 어렵지만, WISE J224607.57-052635.0의 존재는 과학자들에게 여러 가지 질문을 던지고 있다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com