Een zeldzaam superzwaar zwart gat dat zich aan het begin van het heelal schuilhield, zou erop kunnen wijzen dat er duizenden meer van die vraatzuchtige monsters de vroege kosmos beslopen dan wetenschappers dachten, en astronomen weten niet zeker waarom;
Het primordiale zwarte gat is ongeveer 1 miljard keer de massa van onze zon en werd gevonden in het centrum van het sterrenstelsel COS-87259. Het oude sterrenstelsel ontstond slechts 750 miljoen jaar na de oerknal en werd ontdekt door de Atacama Large Millimeter Array (ALMA), een radio-observatorium in Chili, in een klein stukje hemel dat minder dan 10 keer zo groot is als de volle maan.
Het snel groeiende zwarte gat, verborgen onder een mantel van turbulent sterrenstof, werd gezien terwijl het een deel van zijn accretieschijf van ronddraaiende materie opat en de restjes uitspuwde in een straal die bijna de lichtsnelheid bereikte. Het zwarte monster lijkt zich in een zeldzaam tussenstadium van groei te bevinden, ergens tussen een stoffig, stervormend sterrenstelsel en een enorm, helder gloeiend zwart gat dat een quasar wordt genoemd;
En de kosmische kolos zou wel eens een van de duizenden onverklaarbaar grote zwarte gaten kunnen zijn die onder het wolkendek van het vroege heelal schuilen, aldus de onderzoekers. Zij publiceerden hun ontdekking 24 februari in het tijdschrift Monthly Notices of The Royal Astronomical Society (opent in een nieuw tabblad) .
"Eerlijk gezegd was het verklaren van het bestaan van ongeveer 15 zeer vroege lichtgevende quasars [uit dezelfde periode als COS-87259] een grote uitdaging voor de extragalactische astronomie, gezien de korte tijd die er is om zo'n massief zwart gat te laten groeien sinds de oerknal," vertelde hoofdauteur Ryan Endsley (opent in nieuw tabblad) , een astronoom aan de Universiteit van Texas, Austin, aan Live Science. "Als zeer vroege zwarte gaten met een miljard-solar-massa duizenden keren vaker voorkomen dan we aanvankelijk dachten (zoals onze ontdekking impliceert, tenzij je aanneemt dat we ongelooflijk veel geluk hebben gehad), maakt dit het probleem alleen maar groter."
Een supergroot mysterie
Zwarte gaten ontstaan uit de ineenstorting van reuzensterren en groeien door zich onophoudelijk tegoed te doen aan gas, stof, sterren en andere zwarte gaten in de stervormende sterrenstelsels waarin zij zich bevinden. Als ze groot genoeg worden, wordt het materiaal in de muil van het zwarte gat door wrijving heet en veranderen ze in quasars — ze werpen hun gasachtige cocons af met lichtuitbarstingen die tot een triljoen keer helderder zijn dan de helderste sterren.
Omdat licht met een vaste snelheid door het vacuüm van de ruimte reist, kunnen wetenschappers, hoe dieper ze in het heelal kijken, hoe meer licht ze onderscheppen en hoe verder ze terug in de tijd kijken. Eerdere simulaties van de "kosmische dageraad" — het tijdperk dat de eerste miljard jaar van het heelal omvatte — hebben gesuggereerd dat golvende wolken van koud gas kunnen zijn samengesmolten tot reuzensterren die gedoemd waren snel in elkaar te storten, waarbij zwarte gaten ontstonden. Toen het heelal groeide, kunnen die eerste zwarte gaten snel zijn samengesmolten met andere om nog grotere superzware zwarte gaten in het heelal te zaaien.
Maar hoe deze chaotische omstandigheden hebben geleid tot het ontstaan van zoveel superzware zwarte gaten is een mysterie; een mysterie dat nog wordt verdiept door de mogelijkheid dat de beesten met duizenden waren toen het heelal nog maar 5% van zijn huidige leeftijd had bereikt. Een overzichtsartikel (opent in een nieuw tabblad) suggereert dat grote, heldere quasars het gemakkelijkst te herkennen zijn, zodat zij waarschijnlijk slechts het "topje van de ijsberg" zijn van de monsters die zich in de jonge kosmos schuilhouden.
Het antwoord op dit raadsel zou kunnen wijzen op een gat in ons begrip van de vorming van sterrenstelsels in het vroege heelal. Op 22 februari ontdekte een andere groep astronomen, die gegevens van de James Webb Space Telescope analyseerde, een groep van zes reusachtige sterrenstelsels — tussen 500 en 700 miljoen jaar na de oerknal — die zo massief waren dat ze in spanning stonden met 99% van de kosmologische modellen.
Een mogelijke verklaring ligt in de hoeveelheid en de uitzinnige activiteit van de dichte "starburst"-wolken waarin de vroegste zwarte gaten zijn ontstaan. Zo bleek in april 2022 uit de ontdekking van een ander snel groeiend, transitief zwart gat, GNz7q genaamd, in een starburst-sterrenstelsel van dezelfde leeftijd als COS-87259 dat het sterrenstelsel 1600 keer sneller vers gebakken sterren opdient dan de Melkweg nu doet. COS-87259 bakt iets langzamer, namelijk 1.000 keer zo snel als de huidige Melkweg, maar het zwarte gat is 20 keer zo massief en helder als GNz7q.
"De ontdekking van zowel COS-87259 als GNz7q in het afgelopen jaar was superverrassend en zet ons ertoe aan ons af te vragen hoe we dit kunnen begrijpen vanuit het oogpunt van zeer vroege groei van superzware zwarte gaten", aldus Endsley.
