De vroegste superzware zwarte gaten waren mogelijk van meet af aan al groot. Als dat zo is, zou dat kunnen verklaren waarom zulke joekels waargenomen zijn binnen een miljard jaar na de oerknal.
Een superzwaar zwart gat heb je niet zomaar, het kost de nodige tijd om er een te bouwen. Daarom is het waarschijnlijk dat er maar een paar te vinden waren in het vroege universum. Hoe meer we er vinden, hoe minder waarschijnlijk het is dat ze allemaal op dezelfde manier gegroeid zijn als de meeste hedendaagse zwarte gaten, namelijk door stof en gas te verorberen.
‘Het kan zijn dat er een paar zwarte gaten waren die een lange tijd op de maximale snelheid aangroeiden, maar dat kan niet voor allemaal gelden’, zegt Marco Ajello van de Clemson-universiteit in South Carolina.
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 ...
Onmiddellijke ineenstorting
Sterren kunnen in principe sneller ‘aankomen’ dan zwarte gaten. Dit zou kunnen verklaren waarom er al zo vroeg superzware zwarte gaten waren, volgens Joseph Smidt en collega’s van het Los Alamos National Laboratory in New Mexico.
Als een ster van rond de 100.000 zonsmassa’s ineenstort, kan daar direct een fors zwart gat uit ontstaan. Gevoed door stromen koud gas kan dat zwarte gat gestaag groeien en in de eerste miljard jaar van het universum een miljard zonsmassa’s bereiken.
Smidt en zijn collega’s hebben de meest gedetailleerde simulatie ooit gemaakt van dit ‘onmiddellijke-ineenstortingsscenario’. Het leverde zowel de zwarte gaten op die we waarnemen, als het geïoniseerde gas eromheen en de snelheid van stervorming in hun sterrenstelsels.
‘Uit eerder onderzoek was al duidelijk dat je de juiste massa kan krijgen, maar zwarte gaten zijn meer dan alleen massa’, zegt Smidt. ‘Wij hebben laten zien dat we ook verschillende andere onafhankelijk waargenomen eigenschappen in de simulatie kunnen opnemen.’
Tot nog toe hebben astronomen nog geen superreuzen (de helderste soort min of meer stabiele sterren) direct waargenomen in het vroege universum. Maar als ze bestaan, dan zal de James Webb Space Telescope ze moeten kunnen zien na de lancering volgend jaar.
Andere manieren
Onmiddellijke ineenstorting is maar één van de mogelijkheden. Andere theorieën, zoals het samengaan van meerdere kleine zwarte gaten, blijven plausibel. Bovendien weten onderzoekers nog niet helemaal zeker hoeveel zwarte gaten er precies zijn in het vroege universum.
‘We denken dat de zwaarste zwarte gaten in het vroege universum gevormd zijn door directe ineenstorting, maar de minder zware zwarte gaten kunnen ook op andere manieren ontstaan zijn’, zegt Priyamvada Natarajan van de Yale-universiteit.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: