제임스 웹 우주망원경(JWST)은 빅뱅 이후 첫 10억 년, 수소와 헬륨 가스가 뭉쳐 은하로 자라나던 혼돈의 시기에서 나온 희미한 빛을 잡아내기 위해 만들어졌다. 그런데 첫 영상부터 정체를 알기 어려운 빛 덩어리들이 무더기로 나타났다. 그중에서도 유독 해석이 까다로운 부류가 있었다. 긴 파장의 붉은빛을 내며 은하 하나에 맞먹을 만큼 밝은데, 크기는 화면상 픽셀 하나에 불과했고, 웹이 찍는 거의 모든 영상마다 몇 개씩 등장했다. 2023년부터 연구자들은 이들을 '작은 붉은 점(little red dots)'이라 부르기 시작했다.
처음에 연구자들은 이 점들을 멀리 있는 은하로 봤다. 하지만 그 정도로 밝으려면 은하가 엄청나게 커야 하는데, 우주 나이 수억 년 만에 그렇게 자랄 방법이 알려져 있지 않았다. 표준 우주 연대표를 무너뜨리는 듯해 '우주 파괴자(universe breakers)'라는 별명까지 붙었다. 이후 웹을 같은 대상에 몇 시간씩 겨눠 빛을 파장별로 분해한 스펙트럼을 얻으면서 이야기는 달라졌다. 핵심 단서는 수소가 내는 색이 여러 색조로 번져 있다는 점이었다. 보통 이런 '넓은 선(broad line)'은 블랙홀 주위를 빠르게 도는 수소 구름이 속도에 따라 조금씩 다른 색을 내며 겹칠 때 나타난다. 그래서 많은 천문학자는 이 점들이 은하 중심의 초대질량 블랙홀이며, 먼지가 푸른빛을 가려 붉게 보인다고 결론지었다.
새로운 후보로 떠오른 '블랙홀 별'
2025년 봄, 막스플랑크 천문학연구소의 안나 데 그라프(Anna de Graaff)가 이끄는 팀과 하와이대학교 로한 나이두(Rohan Naidu)가 공동으로 이끄는 팀이 나머지와 전혀 다른 두 개의 붉은 점을 각각 발표했다. 이들은 지상 망원경으로 쌓은 수백만 건의 관측 어디에서도 닮은 것을 찾을 수 없었다고 말했다. 두 점은 유독 더 붉었다. 푸른 쪽 빛은 거의 잡히지 않다가 특정 붉은 색조에서 밝기가 급격히 치솟는 '발머 브레이크(Balmer break)'가 나타났는데, 이는 보통 뜨거운 수소 가스 덩어리, 즉 별의 표면에서 보이는 특징이다. 그러나 이 점들은 별이라기엔 너무 밝았고, 여러 온도의 고리 구조를 가진 전형적인 블랙홀과도 달랐다.
두 팀이 내놓은 해석은 '블랙홀 별(black hole star)'이라는 새로운 천체다. 겉으로는 거대한 수소 가스 덩어리이지만 중심 깊은 곳에 블랙홀이 숨어 있는 구조다. 우리 태양 자리에 이런 천체를 놓으면 명왕성 궤도보다 열두 배 넘게 뻗을 만큼 거대하다. 중심의 블랙홀이 가스를 끌어당겨 뜨겁게 달구고 바깥으로 빛과 에너지를 밀어내며, 이 압력이 수소 외곽층이 무너지지 않게 떠받친다. 태양의 핵융합 코어처럼 블랙홀이 별의 '엔진' 역할을 하는 셈이다. 표면 근처 수소는 푸른빛을 막고 붉은빛만 통과시켜, 약 5,000켈빈짜리 별처럼 매끄러운 붉은 곡선과 발머 브레이크를 만들어낸다. 이 가스 '고치(cocoon)'는 X선을 차단하고 밝기 깜빡임을 억제하는데, 이는 다른 붉은 점들이 X선을 거의 내지 않고 깜빡이지도 않던 두 가지 수수께끼와도 맞아떨어진다.
남은 문제는 블랙홀 주위 고속 회전 가스가 만든다던 '넓은 선'이었다. 맨체스터대학교 바딤 루사코프(Vadim Rusakov)가 속한 팀은 잘 관측된 붉은 점들의 넓은 선이 예상보다 완만한 경사를 보인다는 점에 주목했다. 이들은 색 번짐의 상당 부분이 회전 가스가 아니라 전자에 의한 빛 산란에서 온다고 보고, 그 효과를 데이터에서 제거했다. 그러자 넓은 선은 더 이상 넓어 보이지 않았고, 특정 상태의 수소 껍질을 통과한 빛에 가까워졌다. 세 팀은 2025년 3월 20일 나란히 결과를 공개했고, 일부 연구자는 이날을 '블랙홀 별의 날'이라 불렀다. 나이두는 이것이 사실상 우주의 모든 거대 블랙홀이 태어나는 '씨앗' 단계를 보고 있는 것일 수 있다고 주장했다.
여전히 팽팽한 반론
그러나 이 대담한 해석에 모두가 동의하는 것은 아니다. MIT의 안나크리스티나 아일러스(Anna-Christina Eilers)는 학계가 매우 양극화됐다고 표현했다. 케임브리지대학교의 로베르토 마이올리노(Roberto Maiolino)는 데이터 자체는 설득력 있지만 그 해석에는 회의적이라며, 블랙홀 별을 뒷받침하는 근거 하나하나에 반박을 내놓는다. 깜빡임이 없는 건 초기 우주의 블랙홀이 더 안정적으로 가스를 공급받아 '깔끔하게' 먹었기 때문일 수 있고, X선이 없는 건 표준 블랙홀을 둘러싼 두꺼운 가스·먼지 도넛이 X선을 막기 때문일 수 있다는 것이다. 그는 전자 산란이 선을 넓히는 데 기여한다는 점은 인정하지만, 전자 산란은 평범한 초대질량 블랙홀의 수소 선도 똑같이 번지게 한다고 지적한다. 마이올리노와 UC 산타크루즈의 피에로 마다우(Piero Madau)는 붉기가 주로 관측 각도 때문이라고 본다. 가장 붉은 점은 가스 도넛을 옆에서 비스듬히 보는 경우이며, 웹이 함께 발견한 '작은 푸른 점'은 같은 블랙홀을 위에서 내려다본 모습일 수 있다는 설명이다.
흥미롭게도 양쪽 모두 오컴의 면도날을 근거로 삼는다. 블랙홀 별 지지자들은 자신들의 이론이 이 두 점, 나아가 붉은 점 전반을 가장 단순하게 설명한다고 말하고, 반대편은 온갖 색의 작은 점들을 하나의 블랙홀 모델로 설명하는 편이 더 단순하다고 맞선다. 콜비칼리지의 데일 코체프스키(Dale Kocevski)는 2026년 4월 애스펀 학회에서 이 천체들의 미량 푸른빛에 관한 '논쟁의 여지가 없어 보이는' 첫 항목을 꺼냈다가 토론이 첫 줄에서부터 격론으로 번져 더 나아가지 못했다고 회고했다.
이 논쟁은 데이터가 극도로 제한될 때 해석이 어떻게 갈라지는지 보여주는 사례다. 손에 쥔 정보라고는 픽셀 하나의 색과 밝기뿐인데, 여기서 스펙트럼이라는 한 겹의 정제된 지표를 뽑아내자 '초대질량 블랙홀', '별 같은 표면을 두른 블랙홀', '전자 산란으로 왜곡된 선'이라는 서로 다른 모델이 모두 같은 관측과 양립하게 됐다. 어느 해석이든 관측을 재현할 수 있고 각자 '가장 단순한 설명'을 자처하는 상황은, 모델과 데이터가 일대일로 대응하지 않는 문제를 다뤄본 실무자에게 낯설지 않을 것이다. 결국 판가름을 지을 것은 더 많은 표본, 더 넓은 파장의 관측, 그리고 각 모델이 내놓는 서로 다른 예측을 실제로 구분해줄 후속 데이터다. 웹이 던진 붉은 점 하나가 어떤 천체인지는, 지금으로선 단정할 수 없는 열린 문제로 남아 있다.