Astronomen hebben in het nog zeer jonge heelal een opmerkelijk zwaar zwart gat gezien dat verrassend inactief is. De vondst suggereert dat zwarte gaten destijds korte perioden van grote vraatzucht afwisselden met langdurige tijdperken van relatieve rust.
is wetenschapsredacteur voor de Volkskrant. Hij schrijft over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart.
Alsof je je hebt volgestopt bij het kerstdiner en daarna een dag lang niet meer hoeft te eten - maar dan op kosmische schaal. Dat is wat astronomen gezien denken te hebben bij een reusachtig zwart gat in sterrenstelsel GN-1001830, zo schrijven zij woensdag in vakblad Nature.
‘Het is heel indrukwekkend dat ze dit zwarte gat hebben gezien. Het is namelijk niet erg helder’, zegt sterrenkundige Oliver Porth van de Universiteit van Amsterdam, die zelf niet bij het onderzoek betrokken is.
Zwarte gaten zijn objecten die met hun enorme zwaartekracht alles – gas, sterren, etcetera – om zich heen verzwelgen, zelfs het licht. Daarbij tonen ze zich echter rommelige eters: ze stoten tijdens zo’n maaltijd ook materiaal uit, materiaal dat door de hoge temperatuur nagloeit en door astronomen te betrappen is.
Uit de helderheid van dit zwarte gat konden de onderzoekers daarom opmaken dat het zwarte gat ‘eet’ op slechts 2 procent van het theoretische maximum, de zogeheten Eddingtonlimiet.
‘Tot nog toe hebben we vooral zwarte gaten gezien die veel dichter bij die limiet zitten, omdat deze veel helderder zijn en je ze dus gemakkelijker kunt vinden’, zegt Porth. ‘De vondst van dit exemplaar is onder meer belangrijk voor de statistiek over dit soort relatief inactieve zwarte gaten. Daarvan moeten er nog veel meer bestaan in het jonge heelal’, zegt hij.
Dankzij instrumenten zoals ruimtetelescoop James Webb komen die nu eindelijk – letterlijk – in beeld. Astronomen zijn geïnteresseerd in zulke jonge zwarte gaten omdat ze worstelen met de vraag hoe deze in het nog jonge heelal al zo groot kunnen zijn.
‘Slechts’ 800 miljoen jaar na de oerknal, grofweg een zeventiende van de huidige leeftijd van het universum, had het nu bestudeerde exemplaar al een massa die grofweg 400 miljoen keer zo groot was als die van de zon, terwijl het omringende sterrenstelsel juist nog relatief bescheiden is.
Vooral die verhouding, tussen het zwarte gat en het sterrenstelsel, is uit balans. Waar superzware zwarte gaten nu typisch zo’n 0,1 procent van de totale massa van het sterrenstelsel voor hun rekening nemen, ligt dat percentage bij dit oude gat maar liefst rond de 40 procent.
Er bestaan meerdere theorieën over hoe zwarte gaten zo snel zo massief zijn geworden. Zo denken sommige astronomen dat ze zwaarder zijn geboren dan werd gedacht, terwijl anderen morrelen aan het idee dat de groei altijd onder het theoretische maximum van de Eddingtonlimiet moet blijven. In hun artikel zeggen de onderzoekers dat ze de gemeten massa alleen kunnen verklaren wanneer ze uitgaan van het tweede: korte perioden van groei boven de maximumlimiet.
De groeisnelheid van zwarte gaten is een evenwicht tussen de aantrekkingskracht van de zwaartekracht die materiaal naar binnen trekt, en de uitstroom uit het gat die materiaal juist wegduwt. Door wat met de dynamiek daarvan te spelen, is het op papier mogelijk toch boven de Eddingtonlimiet te komen. ‘Je kunt groeisnelheden van twee- tot driemaal Eddington bereiken’, zegt Porth. Tijdelijk, want uiteindelijk smoort zulke snelle groei altijd, omdat daarbij ook de hoeveelheid uitstromend materiaal groeit.
Overigens zeggen de auteurs dat ze geen rekening hebben gehouden met scenario’s waarin de zwarte gaten langzaam draaien – die zouden mogelijk toch een manier kunnen onthullen waarop het gat gegroeid kan zijn zonder de snelheidslimiet aan zijn laars te lappen.
Porth: ‘Zwarte gaten hebben twee belangrijke eigenschappen: hun massa, die we goed op afstand kunnen meten, en hun draaisnelheid, die veel moeilijker te zien is. Het zou veel schelen als we een manier vinden waarop we dat beter kunnen zien.’
Alles over wetenschap vindt u hier.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant