Wat was er eerst: zwarte gaten of sterrenstelsels?
Nieuwe inzichten van de Webb Space Telescope zetten theorieën over de manier waarop zwarte gaten het heelal vormgeven op hun kop en dagen het klassieke idee dat ze ontstonden nadat de eerste sterren en sterrenstelsels ontstonden; in plaats daarvan zouden zwarte gaten de geboorte van nieuwe sterren tijdens de eerste 50 miljoen jaar van het heelal kunnen hebben versneld.
Astronomen weten dat deze monsterlijke zwarte gaten voorkomen in het centrum van sterrenstelsels in de buurt van de Melkweg, maar de grote verrassing is nu dat ze ook aan het begin van het heelal aanwezig waren en bijna als bouwstenen of zaden voor vroege sterrenstelsels leken.
Volgens de onderzoekers hebben ze echt alles een boost gegeven, als gigantische versterkers van stervorming, wat een hele ommekeer is van wat men eerder voor mogelijk hield – zozeer zelfs dat dit ons begrip van hoe sterrenstelsels ontstaan volledig zou kunnen opschudden.
Verre sterrenstelsels uit het zeer jonge heelal, waargenomen door Webb, lijken veel helderder dan astronomen hadden voorspeld en onthullen ongebruikelijk hoge aantallen jonge sterren en superzware zwarte gaten.
Conventionele wijsheid stelt dat zwarte gaten ontstonden na de ineenstorting van superzware sterren en dat sterrenstelsels ontstonden nadat de eerste sterren het donkere jonge heelal verlichtten.
Maar de analyse van het team suggereert dat zwarte gaten en sterrenstelsels gedurende de eerste 100 miljoen jaar naast elkaar hebben bestaan en elkaars lot hebben beïnvloed.
De onderzoekers beweren dat een zwart gat verpletterende gaswolken uitstoot waardoor deze in sterren veranderen en de snelheid van stervorming enorm wordt versneld.
Anders is het heel moeilijk te begrijpen waar deze heldere sterrenstelsels vandaan komen, omdat ze in het jonge heelal doorgaans kleiner zijn. Waarom zouden ze in hemelsnaam zo snel sterren moeten aanmaken?
Zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets aan hun aantrekkingskracht kan ontsnappen, zelfs licht niet.
Dankzij deze kracht genereren ze krachtige magnetische velden die hevige stormen veroorzaken, turbulent plasma uitstoten en zich uiteindelijk gedragen als enorme deeltjesversnellers.
Dit proces is waarschijnlijk de reden waarom de detectoren van Webb meer van deze zwarte gaten en heldere sterrenstelsels hebben opgemerkt dan wetenschappers hadden verwacht.
Deze hevige winden of jets kunnen we niet helemaal ver weg zien maar astronomen weten wel dat ze aanwezig moeten zijn omdat ze al vroeg in het heelal veel zwarte gaten zien.
Deze enorme winden die uit de zwarte gaten komen verpletteren nabijgelegen gaswolken en veranderen ze in sterren.
Volgens de onderzoekers is dat de ontbrekende schakel die verklaart waarom deze eerste sterrenstelsels zoveel helderder zijn dan men had verwacht.
Volgens het onderzoeksteam kende het jonge heelal twee fasen.
Tijdens de eerste fase versnelde de snelle uitstroom uit zwarte gaten de stervorming, en in een tweede fase vertraagde de uitstroom.
Een paar honderd miljoen jaar na de oerknal stortten gaswolken in als gevolg van de superzware magnetische stormen veroorzaakt door de zwarte gaten en werden nieuwe sterren geboren in een tempo dat veel groter was dan wat miljarden jaren later in normale sterrenstelsels werd waargenomen.
Het ontstaan van sterren vertraagde omdat deze krachtige uitstromingen overgingen in een staat van energiebesparing waardoor er minder gas beschikbaar was om sterren in sterrenstelsels te vormen.
Astronomen dachten dat sterrenstelsels in het begin ontstonden door het instorten van een gigantische gaswolk.
De grote verrassing is dat er een zaadje in het midden van die wolk zat – een groot zwart gat – en dat hielp het binnenste deel van die wolk snel in sterren te veranderen, in een tempo dat veel groter was dan men ooit had verwacht. En dus zijn de eerste sterrenstelsels ongelooflijk helder.
Het onderzoek is gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.
Artikel: Joseph Silk et al. 2024. Which Came First: Supermassive Black Holes or Galaxies? Insights from JWST. ApJL 961, L39; doi: 10.3847/2041-8213/ad1bf0
Eerste publicatie: 7 februari 2024
Bron: sci-news
