제임스 웹 망원경이 포착한 우주 초기의 '룸메이트 참사': 한 은하에 초거대 블랙홀 세 개가 낑겨 살다

대학 시절 좁아터진 원룸이나 기숙사에서 먹성 좋은 룸메이트들과 냉장고 안 마지막 남은 피자 한 조각을 두고 눈치싸움을 벌여본 적이 있다면, 이 살벌한 긴장감을 단번에 이해하실 겁니다. 우주가 막 잠에서 깨어나던 태초의 여명기에도 똑같은 자취방 막장 드라마가 펼쳐지고 있었습니다. 다만 녀석들이 탐낸 것이 피자가 아니라 은하계 전체의 성간 가스와 항성들이었다는 점만 빼고요.

독일 막스 플랑크 외계물리학 연구소(MPE)와 영국 케임브리지 대학교가 이끄는 국제 천체물리학 연구팀은 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 이용해 125억 년 전의 심우주를 관측했습니다. 그들이 조준한 대상은 빅뱅 후 불과 12억 년밖에 지나지 않은 원시 은하 J0148-4214(적색편이 z = 5.02)였습니다. 연구진은 그저 얌전하게 뭉쳐지고 있는 신생 은하를 보게 될 거라 예상했지만, 망원경이 보내온 데이터는 세 덩치의 맹수들이 엉켜 싸우는 우주급 난장판이었습니다.

수십 년 동안 우주론자들은 '초기 거대 블랙홀의 수수께끼'로 골머리를 앓아왔습니다. 우주가 탄생한 지 겨우 십몇 억 년밖에 안 됐는데, 어떻게 태양의 수백만~수십억 배 질량을 가진 괴물이 벌써 자라날 수 있었을까요? 교과서에 나오는 것처럼 혼자서 얌전하게 물질을 삼키는 방식으로는 물리적으로 시간이 턱없이 부족했습니다.

은하 J0148-4214는 그 결정적 해답을 내놓았습니다. 초기 우주는 격식 차리는 레스토랑이 아니라 거친 락 페스티벌이었습니다. 은하들이 쉴 새 없이 정면충돌하면서 중심 블랙홀들을 하나의 중력 솥단지에 쓸어 넣었고, 압축된 가스를 무차별 폭식하며 블랙홀끼리 부딪쳐 몸집을 퀀텀점프시켰던 것입니다.

그러니 다음에 원룸에서 룸메이트들이 간식을 축내는 걸 보고 화가 나시더라도, 125억 광년 밖 심우주에서 마지막 수소 원자 한 조각을 두고 팔꿈치 싸움을 벌이고 있는 세 거대 블랙홀을 떠올리며 마음의 평화를 찾아보시기 바랍니다.