Astronomen hebben eindelijk het mysterie opgelost van de raadselachtige ‘kleine rode stippen’ die verschijnen in vroege heelalopnamen gemaakt door de James Webb Space Telescope (JWST). Deze vlekjes, verspreid over de hemel vanaf een tijd van slechts een paar honderd miljoen jaar na de oerknal, zijn geen massieve vroege sterrenstelsels, maar jonge superzware zwarte gaten die zich actief voeden met dichte wolken van geïoniseerd gas. De ontdekking biedt belangrijk inzicht in hoe deze kosmische reuzen zo snel groeiden in de kinderschoenen van het heelal.
Het mysterie onthuld
Sinds de lancering van JWST in 2021 hebben de rode stippen wetenschappers in verwarring gebracht. De eerste theorieën stelden exotische verschijnselen voor of ongewoon massieve sterrenstelsels die zich in een ongekend tempo vormden. Een team onder leiding van professor Darach Watson van de Universiteit van Kopenhagen voerde echter twee jaar lang rigoureuze analyses uit, waardoor de ware aard van deze objecten werd onthuld.
De stippen zijn zwarte gaten, ongeveer honderd keer minder massief dan eerder werd aangenomen, gehuld in dikke cocons van geïoniseerd gas. Terwijl deze zwarte gaten het omringende gas verbruiken, genereert de wrijving intense hitte. Deze warmte zendt straling uit die door de cocon filtert en verschijnt als de karakteristieke rode gloed die wordt gedetecteerd door de infraroodsensoren van JWST.
Hoe zwarte gaten groeien: brandstof en spotlight
Deze vroege zwarte gaten zijn niet alleen klein in massa; hun groei is ook opmerkelijk efficiënt. Hoewel zwarte gaten doorgaans inefficiënte eters zijn en veel van hun binnenstromende materiaal terug de ruimte in blazen, fungeren de dichte gascocons zowel als brandstofbron als als natuurlijk spotlight. Dankzij de cocon kunnen astronomen zwarte gaten observeren in een intense groeifase die voorheen ongezien was.
‘We hebben de jonge zwarte gaten midden in hun groeispurt vastgelegd, in een stadium dat we nog niet eerder hebben waargenomen’, aldus professor Watson. “De dichte gascocon om hen heen levert de brandstof die ze nodig hebben om heel snel te groeien.”
Implicaties voor de vorming van superzware zwarte gaten
De bevindingen beantwoorden aan een al lang bestaande puzzel in de astrofysica: hoe superzware zwarte gaten, zoals die in het centrum van onze Melkweg, zo snel groeiden in het vroege heelal. De nieuw geïdentificeerde zwarte gaten, die tot 10 miljoen keer de massa van de zon wegen, demonstreren een plausibel mechanisme voor snelle groei.
Deze ontdekking gaat niet alleen over het bevestigen van het bestaan van kleinere zwarte gaten; het gaat erom te begrijpen hoe zij de superzware reuzen werden die we vandaag de dag waarnemen. Het vroege heelal bood de perfecte omstandigheden voor deze zwarte gaten om snel gas te verbruiken, waardoor hun groei versnelde op een manier die in de moderne kosmos niet langer mogelijk is.
Het onderzoek, deze week gepubliceerd in Nature, levert een cruciaal stukje in de puzzel van de evolutie van zwarte gaten en overbrugt de kloof tussen theoretische modellen en observationele gegevens.
“De kleine rode stippen zijn jonge zwarte gaten, honderd keer minder massief dan eerder werd aangenomen, gehuld in een cocon van gas, dat ze consumeren om groter te worden.” – Professor Darach Watson.
De studie biedt de eerste directe observatie van zwarte gaten tijdens deze kritieke vroege groeifase, wat een revolutie teweegbrengt in ons begrip van hoe ze de evolutie van het heelal vormden.
