초기 우주에서 블랙홀이 은하보다 먼저 형성됐다는 가능성이 제기됐다. 미국항공우주국의 제임스웹우주망원경(JWST)이 빅뱅 후 약 7억 년밖에 지나지 않은 시점의 원시 천체인 아벨 2744-QSO1을 관측한 결과, 지름 1300광년의 작은 은하 중심에 태양 질량의 5000만 배에 달하는 초대질량 블랙홀이 존재하는 것이 확인됐다. 이 블랙홀은 은하 전체 질량의 최소 66%를 차지해, 오늘날 관측되는 일반적인 비율인 0.1%와 극명한 대비를 보인다. 이는 은하가 먼저 생긴 뒤 중심 블랙홀이 자라는 기존 이론에 도전하는 발견이다.

연구진은 제임스웹의 근적외선 분광기(NIRSpec)로 천체 내 수소 가스의 회전 속도를 분석했다. 가스가 중심점 주위를 케플러 운동하고 있다는 사실은 질량이 중심 한 점에 집중돼 있음을 의미하며, 이는 블랙홀이 중심에 있다는 강력한 증거다. 더불어 이 천체는 산소 등 무거운 원소(금속)가 거의 없고, 수소와 헬륨으로만 이루어진 원시 상태를 유지하고 있다. 이는 별이 많이 태어나기 이전의 환경임을 보여주며, 블랙홀이 별의 생애 주기와 무관하게 형성됐음을 뒷받침한다.

이번 발견은 '직접 붕괴 블랙홀(direct collapse black hole)' 이론을 뒷받침한다. 이 이론은 우주 초기, 거대한 가스 구름이 별을 거치지 않고 바로 블랙홀로 붕괴할 수 있다는 가설이다. 지금까지는 이론적 존재에 그쳤지만, 아벨 2744-QSO1의 관측은 이를 실질적으로 뒷받침하는 첫 단서로 평가받는다. 케임브리지대 로베르토 마이올리노 교수는 “블랙홀 형성에 대한 고전적 이론을 완전히 재검토하게 하는 발견”이라고 말했다. 블랙홀과 은하의 진화 순서에 대한 오랜 논쟁에 새로운 전환점이 될 전망이다.