‘과잉 성취’라는 말이 초라하게 느껴지는 발견이 나왔다. 천문학자들이 지구에서 125억 광년 이상 떨어진 한 은하에서 활발히 물질을 빨아들이는 초거대질량 블랙홀 세 개를 발견한 것이다. 은하 J0148-4214에 위치한 이 우주적 삼중주는 막스 플랑크 외계물리학 연구소(MPE)가 이끄는 국제 연구팀이 확인했으며, 우주 초기 단계에서 거대 블랙홀이 어떻게 성장하고 상호작용했는지 보여주는 희귀한 단서를 제공한다—은하당 블랙홀 하나로는 분명히 야망이 부족했던 모양이다.

세 블랙홀 모두 주변의 가스와 물질 원반을 통해 나선형으로 빨려 들어오는 물질을 활발히 축적하고 있다. 이 은하는 너무 멀리 있어서 빛이 지구에 도달하기까지 약 125억 년 동안 우주를 여행했으며, 이는 천문학자들이 빅뱅 후 불과 12억 년 뒤의 모습을 관측하고 있음을 의미한다. 비유하자면, 유아가 포춘 500대 기업을 운영하는 모습을 포착한 셈이다.

이처럼 먼 거리에서는 우주의 팽창으로 인해 빛이 더 긴 파장, 즉 더 붉은 쪽으로 늘어나는데, 천문학자들은 이를 적색편이라고 부른다. J0148-4214의 경우 연구진은 적색편이 z=5.02를 측정했는데, 이는 과학적으로 ‘정말, 정말 멀다’는 뜻이다. MPE의 연구그룹 리더이자 이번 연구의 제1저자인 한나 위블러는 “먼 우주에서 한 은하에 세 개의 활동성 블랙홀이 있다는 첫 증거”라고 말했다. 이는 획기적인 발견이거나, 아니면 통제되지 않는 성장의 위험에 대한 우주적 경고담이다.

두 블랙홀은 은하 중심 근처에 있으며 투영 거리로 불과 620광년 떨어져 있다. 세 번째 블랙홀은 훨씬 멀리, 중심에서 약 5,500광년 떨어져 있다—아마도 자기만의 공간을 원했던 블랙홀의 우주적 등가물일 것이다.

이번 발견은 초기 우주에서 거대 블랙홀이 어떻게 합쳐졌는지에 대한 중요한 증거를 제공한다. 위블러는 “이는 초기 우주에서 거대 블랙홀을 하나로 모으는 과정이 효율적이었음을 시사하며, 향후 중력파 관측소로 탐지할 것으로 예상되는 거대 블랙홀 병합의 무대를 마련했다”고 말했다. 즉 초기 우주는 블랙홀들이 공격적으로 네트워킹을 하던 우주적 교류의 장이었던 셈이다—특이점 인접 존재들조차 좋은 합병의 가치를 이해한다는 뜻이다.

천문학자들은 우주 초기 역사에서 은하 충돌과 병합이 흔했다고 믿는다. 은하가 합쳐지면서 중심 블랙홀들도 서로 가까워져 결국 병합될 수 있었다. 이러한 병합은 새로 형성된 은하 중심에 점점 더 거대한 블랙홀을 만들어냈고, 이는 빅뱅 직후 일부 블랙홀이 어떻게 엄청난 크기로 성장했는지 설명하는 데 도움을 줄 수 있다. 다시 말해, 초기 우주의 블랙홀들은 누군가 ‘기업 합병’이라는 용어를 발명하기 훨씬 전부터 고위험 기업 통합 게임을 하고 있었던 것이다.

**천문학자들이 숨겨진 블랙홀을 탐지한 방법**

연구진은 수소 가스가 방출하는 빛의 독특한 패턴을 조사해 세 블랙홀을 확인했다. 블랙홀 근처에서는 강력한 중력이 가스를 극도로 빠른 속도로 움직이게 하여 빛의 스펙트럼에 식별 가능한 흔적을 남긴다—이를 통해 천문학자들은 블랙홀 자체를 직접 볼 수 없어도 그 활동을 탐지할 수 있다. 우주를 대상으로 한 법의학 회계라고 생각하면 된다.

J0148-4214 중심에서 연구팀은 특히 복잡한 수소 방출 패턴을 발견했다. 가장 좋은 설명은 단일 원천이 아니라 서로 가까이 있는 두 블랙홀의 존재였다—당연히 그렇겠지만. 이를 구별하기 위해 과학자들은 분광천체측정법이라는 정밀 측정 기법을 사용해 은하 전반에 걸친 스펙트럼 방출 위치의 미세한 변화를 추적했다. 이를 통해 망원경이 두 개의 별도 빛 점으로 분해할 수 없었음에도 두 중심 블랙홀의 위치를 식별할 수 있었다. 관측은