Astronomen hebben een superzwaar zwart gat gevonden met een groeisnelheid die vele malen hoger is dan voorheen mogelijk werd geacht.

De James Webb-ruimtetelescoop heeft iets bijzonders ontdekt: een zwart gat dat materie opslokt met een snelheid die veertig keer groter is dan de bestaande limiet. Deze ontdekking kan verklaren hoe superzware zwarte gaten kort na de oerknal zo snel konden groeien.

Lees ook:

• Eerste opname van zwart gat in centrum Melkweg
• ‘Met James Webb kunnen we terugkijken in de tijd’
• Wat gebeurt er als je in een zwart gat valt?

Astronomisch raadsel

Superzware zwarte gaten zijn zwarte gaten met een massa van miljoenen tot miljarden keer die van onze zon, en bevinden zich vaak in het centrum van sterrenstelsels zoals onze Melkweg. Deze bestonden al tijdens het vroege universum, ‘slechts’ enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal, toen de eerste sterrenstelsels nog gevormd werden.

Hoe zulke gigantische hemellichamen kunnen ontstaan, is echter nog een raadsel. Een gangbare theorie is dat ze voortkomen uit veel kleinere zwarte gaten. Deze zouden kort na de oerknal zijn gevormd en hadden een relatief bescheiden massa. Vervolgens zouden ze veel materiaal hebben opgeslokt en zijn uitgegroeid tot een megaformaat.

Maar volgens onze huidige kennis zou dat groeiproces veel langer moeten duren dan enkele miljoenen jaren, en hadden superzware zwarte gaten dus nog niet kunnen bestaan in het vroege universum. Toch waren ze er wel al. Tot nu toe was het voor wetenschappers moeilijk te begrijpen hoe zwarte gaten in die tijd zo bijzonder snel konden groeien. Het vroege universum was namelijk veel kleiner en dichter, met omstandigheden die heel anders waren dan we nu kennen.

Gulzig gat

Wetenschappers van het NSF NOIRLab in Arizona onderzochten beelden van de COSMOS-survey, een onderzoek naar de evolutie van sterrenstelsels en zwarte gaten, toen hen een bijzonder zwart gat opviel. Op de beelden van de Chandra X-ray Observatory zagen ze LID-568, een superzwaar zwart gat dat sterke röntgenstraling uitzendt – een teken van extreem hoge activiteit.

Om het zwarte gat nog beter in kaart te brengen, gebruikten de astronomen de James Webb-ruimtetelescoop, waarmee ze een krachtige stroom van gas rondom het zwarte gat ontdekten. Deze gassen zijn afkomstig van materie die het zwarte gat in wordt gezogen. De materie wordt verhit door de intense zwaartekracht die het ervaart en laat een grote hoeveelheid energie en gas vrij, nog voordat het LID-568 in valt.

De snelheid en omvang van deze gasstromen doen vermoeden dat een groot deel van LID-568 in één korte, intense periode is samengeklonterd. Het zwarte gat neemt materie op met een snelheid die veertig keer hoger ligt dan de zogeheten Eddington-limiet. Deze theoretische grens betreft de maximale absorptiesnelheid die een zwart gat kan bereiken, waarbij de zwaartekracht die naar binnen werkt en de stralingsdruk naar buiten in balans blijven.

Ventiel

Dat LID-568 de Eddington-limiet overschrijdt, biedt een mogelijke verklaring voor het ontstaan van vroege superzware zwarte gaten. Het suggereert dat ze sneller konden groeien dan voorheen werd gedacht door in een korte tijd veel materie te verorberen. Volgens de astronomen dienen de gasstromen rond het zwarte gat hierbij mogelijk als een soort ventiel, waarmee de overtollige energie wordt afgevoerd om zo het systeem stabiel te houden.

Om beter te begrijpen hoe dit mechanisme precies werkt, zijn de onderzoekers van plan vervolgobservaties met James Webb te doen. Hiermee hopen ze een beter inzicht te krijgen in het ontstaan en de groei van superzware zwarte gaten.

Bronnen: Nature Astronomy, EurekAlert

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!