Webb vindt het oudste bekende zwarte gat
Astronomen hebben met behulp van de Webb Space Telescope een klein en krachtig zwart gat gevonden in GN-z11, een uitzonderlijk helder sterrenstelsel dat slechts 420 miljoen jaar na de Oerknal, meer dan 13 miljard jaar geleden, bestond. Dat dit zwarte gat met een massa van een paar miljoen zonsmassa zelfs zo vroeg in het heelal bestaat daagt de huidige aannames uit over hoe zwarte gaten ontstaan en groeien.
Astronomen geloven dat de superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels zoals de Melkweg in de loop van miljarden jaren tot hun huidige omvang zijn gegroeid.
Maar de omvang van dit nieuw gevonden zwarte gat suggereert dat ze zich ook op andere manieren kunnen vormen: ze kunnen “groot geboren” worden of ze kunnen materie eten in een tempo dat vijf keer hoger is dan voor mogelijk werd gehouden.
Volgens standaardmodellen ontstaan superzware zwarte gaten uit de overblijfselen van dode sterren, die instorten en een zwart gat kunnen vormen dat ongeveer honderd keer de massa van de Zon heeft.
Als het zwarte gat op de verwachte manier zou groeien zou het pas gevonden zwarte gat ongeveer een miljard jaar nodig hebben om uit te groeien tot zijn waargenomen omvang.
Het heelal was echter nog geen miljard jaar oud toen dit zwarte gat werd gevonden.
“Het is heel vroeg in het heelal om een zwart gat van deze omvang te zien, dus we moeten nadenken over andere manieren waarop ze zich kunnen vormen”, aldus Dr. Roberto Maiolino, astronoom aan de universiteit van Cambridge.
“Zeer vroege sterrenstelsels waren extreem gasrijk, dus ze zouden een soort buffer voor zwarte gaten zijn geweest.”
Zoals alle zwarte gaten verzamelt het jonge zwarte gat in GN-z11 materiaal uit zijn gaststelsel om zijn groei te stimuleren. Toch blijkt dit oude zwarte gat veel krachtiger materiaal op ter slokken dan zijn broers en zussen in latere tijdperken.
GN-z11 is een compact sterrenstelsel, ongeveer 100 keer kleiner dan de Melkweg, maar het zwarte gat schaadt waarschijnlijk de ontwikkeling ervan.
Wanneer zwarte gaten te veel gas verbruiken duwen ze gas weg als een ultrasnelle wind.
Deze “wind” zou het proces van stervorming kunnen tegenhouden, waardoor het sterrenstelsel langzaam wordt gedood, maar hij zal ook het zwarte gat zelf doden, omdat hij ook e bron van “voedsel” van het zwarte gat zou afsnijden.
“Het is een nieuw tijdperk: de gigantische sprong in gevoeligheid vooral in infrarood, is alsof je van de ene op de andere dag van de telescoop van Galileo naar een moderne telescoop upgradet,” aldus Dr. Maiolino.
“Voordat Webb online kwam, dacht ik dat het heelal misschien niet zo interessant is als je verder gaat dan wat we konden zien met de Hubble Space Telescope.”
“Maar dat is helemaal niet het geval geweest: het heelal is behoorlijk genereus geweest in wat het ons laat zien, en dit is nog maar het begin.”
“De gevoeligheid van Webb betekent dat er in de komende maanden en jaren zelfs nog oudere zwarte gaten ontdekt kunnen worden.”
Astronomen hopen dat toekomstige waarnemingen van Webb zijn te gebruiken om kleinere “zaden” van zwarte gaten te vinden, wat hen kan helpen de verschillende manieren te ontwarren waarop zwarte gaten kunnen ontstaan: of ze nu groot beginnen of snel groeien.
Een artikel met de bevindingen is in het tijdschrift Nature gepubliceerd.
Artikel: R. Maiolino et al. A small and vigorous black hole in the early Universe. Nature, published online January 17, 2023; doi: 10.1038/s41586-024-07052-5
Eerste publicatie: 19 januari 2024
Bron: NASA/ESA/sci-news
