초거대 블랙홀 바로 옆에서 별이 만들어낸 물과 먼지… 제임스 웹의 놀라운 발견

NASA/ESA/CSA의 제임스 웹 우주망원경(JWST)을 활용한 천문학자들은 우리은하 중심에 있는 초거대 블랙홀 '궁수자리 A*'(Sagittarius A*)로부터 불과 0.55광년 떨어진 곳에서 진화한 별 IRS 3을 관측했습니다 . 이 별은 극도로 강한 방사선 환경에도 불구하고 규산염 먼지를 활발히 만들어내고 있으며, 별을 둘러싸고 흘러나가는 외피층에서 물 분자가 존재한다는 사실이 처음으로 확인됐습니다 . 이 연구 결과는 2026년 8월 11일, 권위 있는 학술지 《Astronomy & Astrophysics》에 게재됐습니다 .

적색거성 IRS 3의 주요 특징

• 질량과 나이: IRS 3의 질량은 태양의 약 6배이며, 나이는 약 7200만 년으로 추정됩니다 . 이 별은 현재 점근거성가지(asymptotic giant branch, AGB) 단계에 접어들었습니다. 이는 중간 정도 질량의 별이 최후를 맞이하는 단계로, 별은 거대하고 차가워지며 매우 밝아지는 대신 강력한 항성풍을 통해 질량을 우주로 방출합니다 .
• 외피층 구성: IRS 3의 주위에는 별로부터 약 **10,000 천문단위(AU)**까지 뻗어 있는 껍질 모양의 외피층이 존재합니다 . 이 외피층에는 산소가 풍부한 먼지가 포함되어 있으며, 특히 규산염(9.7 µm의 Si-O 신축 진동과 18.5 µm의 O-Si-O 굽힘 진동으로 확인됨)과 알루미나가 포함되어 있습니다 . 가장 중요한 점은 연구팀이 이 외피층에서 물 분자를 처음으로 검출했다는 사실입니다 .
• MIRI가 해결한 화학적 논쟁: 이전까지의 관측 결과는 IRS 3이 탄소가 풍부한 별인지, 산소가 풍부한 별인지에 대한 논란이 있었습니다 . 하지만 웹 망원경의 **중적외선 장비(MIRI)**가 이 별의 최초 연속 중적외선 스펙트럼을 획득했고, 그 결과 규산염 먼지의 명확한 특징을 포착하여 IRS 3이 산소가 풍부한 AGB 별임을 최종 확인했습니다 .

물 검출이 중요한 이유

물 분자는 초거대 블랙홀 궁수자리 A* 주변에서 극도로 흔치 않은 존재입니다. 이 지역은 블랙홀과 주변 고온 가스에서 방출되는 강렬한 자외선과 X선 방사선이 지배하기 때문에, 물처럼 약한 분자는 빠르게 파괴될 것으로 예상되었기 때문입니다 . 이번 관측은 극한의 방사선 환경에서도 분자 물질이 생존할 수 있음을 보여주는 중요한 증거입니다 .

은하 중심 근처에서의 별과 행성 형성에 대한 의미

이번 발견은 은하 중심과 같은 극한 환경에서도 진화한 별들이 먼지와 물을 계속해서 만들어낼 수 있다는 것을 시사합니다. 먼지와 물은 행성 형성과 생명체의 화학 작용에 필수적인 재료이므로, 이는 초거대 블랙홀에 훨씬 더 가까운 곳에서도 물질이 재활용되고 행성이 탄생할 가능성이 있음을 의미합니다 .