작은 빨간 점 (천문학)

작은 빨간 점(LRD)은 제임스 웹 우주망원경 (JWST)에 의해 발견된 작고 붉은 색조를 띠는 우주론적 천체의 한 종류이다. 이들의 발견은 2024년 3월에 발표되었으며, 제한된 데이터 수집으로 인해 아직 잘 이해되지 않고 있다. 이들은 대폭발 이후 0.6억 년에서 1.6억 년 사이(132억 년에서 122억 년 전)에 존재했던 것으로 보이며, 대부분은 대폭발 후 약 6억 년경에 발견되었다. 지금까지 JWST로 341개의 작은 빨간 점만 확인되었다. 이들은 JWST로도 관측하기 매우 어려우며, 망원경의 관측 능력 "한계"에 달한다.

현재 유력한 이론은 작은 빨간 점이 원시 은하의 한 형태라는 것이다. 초기 보고서들은 작은 빨간 점을 초대질량 블랙홀을 포함하는 초기 활동 은하핵 (AGN)의 한 종류로 식별했다. 그러나 이는 이들의 나이와 외형을 설명하지만, 알려진 AGN과 동일한 특성을 보이지 않는다. 예를 들어, 이들은 엑스선을 방출하지 않는 것으로 보이며, 급격히 상승하는 것이 아닌 평평한 적외선 스펙트럼을 가지고 있고, 서로 간에 변동성이 거의 없다. 2025년 7월에는 작은 빨간 점이 대신 태양질량의 백만 배에 달하는 비금속 원시별 (일명 종족 III 별)로, 수천 년의 수명 중 마지막 시기에 관측된 것이라는 제안이 있었다. 그러한 별들의 이론적 모델링은 작은 빨간 점의 스펙트럼 특징과 광도와 밀접하게 일치하는 것으로 나타났으며, "강하고 넓은 Hβ 방출선과 다른 발머 계열의 흡수선"의 존재를 포함하여, 특히 그러한 별의 광구가 작은 빨간 점에서 보이는 V자형 발머 불연속을 유발할 수 있다는 것이다. 저자들은 더 나아가 그러한 별들이 초대질량 블랙홀의 전구체이며, 이는 후자 천체의 초기 발달도 설명한다고 가정했다. 다른 이론으로는 이들이 쿼시 별이거나, 또는 가스층으로 둘러싸인 블랙홀로 구성된 유사한 천체라는 것이다.

 활동 은하핵 

작은 빨간 점들은 처음에 측광 방법을 통해 선택되었는데, 자외선에서 푸른색을 띠고 광학 스펙트럼에서는 붉은색을 띠기 때문이다. 80%는 매우 넓은 발머 방출선을 가지고 있는 것으로 밝혀졌는데, 이는 이들이 활동 은하핵 (AGN)이며 중심에 초대질량 블랙홀을 가지고 있음을 시사한다. 활동 은하핵은 밝은 제트와 바람의 형태로 엄청난 양의 에너지를 방출하는 은하 중심의 작은 영역으로 정의된다. 과학자들은 초대질량 블랙홀 형성 방식과 이들이 작은 빨간 점의 구조와 역학에 어떻게 기여하는지 더 잘 이해하기 위해 AGN의 특성을 연구한다. AGN 이론으로 설명되는 작은 빨간 점의 한 특성은 은하 자체의 붉은색이다. 천체물리학자들은 이 독특한 색이 AGN과 초대질량 블랙홀을 둘러싼 엄청난 양의 가스, 먼지, 전자기 에너지 때문이라고 판단했다. 이 영역은 강착원반이라고도 불린다.


작은 빨간 점 내부의 가스는 극도로 빠르게 회전한다. 과학자들은 가스가 회전하는 초대질량 블랙홀에 의해 이러한 극단적인 속도로 가속된다고 주장한다. 웹 망원경 산하 연구팀은 '붉은 미지: 밝은 적외선 외부은하 탐사(Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey)'에서 작은 빨간 점을 표적으로 삼아, 약 3,200,000 km/h의 빠른 가스 궤도를 관측했는데, 이는 블랙홀 강착의 강력한 지표이다.

반면, 작은 빨간 점들은 AGN 시나리오로 설명하기 어려운 특성도 보인다. 예를 들어, 이들은 평평한 적외선 스펙트럼을 가지고 있으며 엑스선이 검출되지 않는다. 또한 작은 빨간 점들은 AGN 관측에서 자주 보이는 시간 변동성이 매우 약하다.

 관측된 특성 
작은 빨간 점들의 관측된 특성을 설명하기 위해 여러 모델이 제안되었다. 자외선 스펙트럼의 모양은 산란된 AGN 빛 또는 회색 먼지 소광 법칙으로 설명될 수 있다.

연구에 따르면 작은 빨간 점들은 낮은 적색편이에서는 일반적으로 존재하지 않는다. 이러한 관측에 대한 한 가지 가능한 이유는 웹 우주망원경이 "내부-외부 성장(inside-out growth)"이라고 부르는 현상이다. 은하가 낮은 적색편이에서 핵으로부터 바깥쪽으로 진화하고 팽창할 때, 강착하는 블랙홀 근처에 축적되는 가스의 양은 감소한다. 따라서 블랙홀은 바깥쪽 가스층을 벗겨내고 더 푸르게 변하며 더 이상 작은 빨간 점으로 분류되지 않는다.

대부분은 극도로 밀집되어 있으며, 평균적으로 우리 은하 반지름의 약 2% 정도이다. 일반적인 작은 빨간 점은 반지름이 500광년을 넘지 않지만, 많은 것들은 반지름이 150광년보다 작다.

작은 빨간 점의 잠재적인 국지적 유사체는 완두 은하 표본에서 발견되었다. 이들은 V자형 정지 프레임 자외선-광학 스펙트럼 에너지 분포 (SED)를 가진 광폭선 AGN을 품고 있는 완두 은하이다 (BLGP). 2,190개 표본에서 7개의 V자형 BLGP가 식별되었다. 이 V자형 BLGP는 초대질량 블랙홀을 품고 있다.

 각주 

분류:은하의 형태분류