In het vroege heelal lijken sterrenstelsels die gigantische zwarte gaten bevatten in hun uppie rond te dwalen. Deze eenzame ‘quasars’ stellen astronomen voor een raadsel.
Als superzware zwarte gaten, die in de kernen van sterrenstelsels huizen, enorme hoeveelheden gas opslokken, dan gaan ze fel licht uitstralen. Dat licht ontsnapt uit het kolkende hete gas dat op het punt staat in het zwarte gat te verdwijnen. Deze felle objecten, zogeheten quasars, behoren tot de helderste objecten in het heelal.
Een aantal jaar geleden ontdekten astronomen dat deze superzware, schransende zwarte gaten al in het vroege heelal te vinden waren. Het was een verrassing dat ze toen al bestonden, omdat het idee is dat ze miljarden jaren nodig hebben om te ontstaan. Ze zijn namelijk een miljard keer zo zwaar als de zon, en het duurt even voordat ze al die massa bij elkaar hebben gesprokkeld.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Maar inmiddels is er een verklaring voor deze vroege quasars. Uit computersimulaties die het vroege heelal nabootsen, blijkt dat ze kunnen ontstaan in gebieden met veel sterrenstelsels die relatief dicht bij elkaar staan. Daar zou genoeg gas en stof aanwezig zijn, waardoor de quasars in korte tijd kunnen uitgroeien tot de heldere giganten die astronomen waarnemen.
Maar nu blijkt dat niet alle quasars in het vroege heelal in dichtbevolkte gebieden zitten. Astronomen hebben namelijk een aantal quasars ontdekt die vrijwel alleen door het heelal lijken te dwalen. Dat druist tegen de theorie in. De astronomen publiceerden hun vondst in het wetenschappelijk vakblad The Astrophysical Journal.
Terugkijken
De eenzame quasars zijn ontdekt met de James Webb-ruimtetelescoop. Hiermee kunnen astronomen meer dan 13 miljard jaar terugkijken in de tijd, naar de periode toen het heelal minder dan een miljard jaar oud was.
Telescopen kunnen terug in de tijd kijken omdat licht met een eindige snelheid reist, de lichtsnelheid. Licht van de zon doet er bijvoorbeeld ongeveer acht minuten over om de aarde te bereiken. We zien de zon dus zoals die er acht minuten geleden uitzag. Door diep het heelal in te kijken, ziet de James Webb-telescoop het heelal zoals het er ruim 13 miljard jaar geleden uitzag.
Astronomen richtten de telescoop op vijf bekende quasars en hun omgeving. Deze quasars behoren tot de oudste van hun soort. Ze ontstonden waarschijnlijk 600 tot 700 miljoen jaar na de oerknal. Het heelal was toen nog piepjong.
‘We ontdekten dat het enige verschil tussen deze vijf quasars hun omgeving is’, zegt astronoom Anna-Christina Eilers van de technische universiteit MIT in de Verenigde Staten. ‘De ene quasar heeft bijvoorbeeld bijna vijftig sterrenstelsels om zich heen, terwijl de ander er maar twee heeft. Terwijl beide quasars vergelijkbaar zijn in grootte, massa, helderheid en rond dezelfde tijd zijn ontstaan. Dat was echt verrassend om te zien.’
Verstopte sterrenstelsels
‘Sommige quasars lijken in niemandsland te staan’, zegt Eilers. ‘Het is moeilijk te verklaren hoe deze quasars zo groot konden worden als ze niets lijken te hebben om zich mee te voeden.’
De vraag is dus waar deze quasars het materiaal vandaan hebben gehaald om uit te groeien tot stralende giganten. Een mogelijke verklaring is dat hun omgeving niet zo leeg is al die lijkt. Het zou kunnen dat er sterrenstelsels zitten die de James Webb-telescoop niet ziet, omdat ze aan het zicht worden onttrokken door stofwolken. Vervolgonderzoek moet dat ophelderen.
Als die sterrenstelsels niet worden gevonden, dan moeten astronomen erkennen dat ze het ontstaan van deze superzware zwarte gaten nog steeds niet kunnen verklaren. Volgens Eilers zou dat betekenen dat er een andere, nog onbekende, manier moet zijn waarop zwarte gaten kunnen groeien.
