Clusters van zwakke ‘rode stippen’ verspreid over beelden van het vroege heelal hebben astronomen voor raadsels gesteld sinds de James Webb-ruimtetelescoop voor wetenschappelijke observatie werd geplaatst. Het nieuwste onderzoek geeft een onverwacht en extreem antwoord: deze kleine rode stippen zijn eigenlijk jonge zwarte gaten, gewikkeld in een cocon van dicht gas, die materie met hoge snelheid opslokken en snel groeien. De hete straling die ze vrijgeven dringt door in de gascocon en vertoont een unieke rode gloed in het gezichtsveld van de Webb-telescoop.

Deze studie, geleid door een team van het ‘Cosmic Dawn Center’ van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen, werd op 14 januari gepubliceerd in het tijdschrift ‘Nature’. Het biedt belangrijke aanwijzingen voor het begrijpen van de oorsprong van de vroegste zwarte gaten in het universum. De studie wees erop dat deze rode stippen slechts een paar honderd miljoen jaar na de geboorte van het universum verschenen, en vervolgens ongeveer een miljard jaar later tijdens de evolutie uit het zicht "vervaagden". Er werd ooit vermoed dat hun korte en heldere bestaan ​​'abnormaal grote vroege sterrenstelsels' vertegenwoordigde. Deze hypothese is echter in strijd met reguliere modellen voor de vorming van sterrenstelsels, omdat volgens bestaande theorieën zulke enorme sterrenstelsels niet zo vroeg hadden mogen verschijnen.

Na twee jaar systematische analyse van Webb-beelden kwam het team tot een nieuwe verklaring: deze rode stippen zijn geen supergrote sterrenstelsels, maar jonge zwarte gaten met een massa die honderden keren kleiner is dan eerder werd geschat, verstopt in een ‘cocon’ gemaakt van dicht geïoniseerd gas. Professor Darragh Watson, een van de leiders van het onderzoek, wees erop dat wanneer het zwarte gat het omringende gas opslokt, het dit tot miljoenen graden zal verwarmen en extreem sterke straling zal produceren. Deze straling dringt door de gascoconlaag heen en vormt een opvallend rood signaal in de infraroodband. Dit is de bron van de "rode stip".

Hoewel ze “jong” worden genoemd, is de omvang van deze zwarte gaten nog steeds verbazingwekkend, met een massa die tot 10 miljoen keer zo groot is als die van de zon en een diameter van ongeveer 10 miljoen kilometer. Ze behoren echter nog steeds tot de kleinste soorten superzware zwarte gaten die momenteel worden waargenomen. Het ‘vretende’ gedrag van zwarte gaten is ook behoorlijk inefficiënt: het gas dat in de zwaartekrachtpotentiaalput valt, wordt samengedrukt en versneld wanneer het het zwarte gat nadert, warmt op en gloeit in de schijfvormige of trechtervormige structuur, waardoor bijna onvergelijkbare energie vrijkomt. De intense straling 'blaast' ook het grootste deel van het gas van de polen van het zwarte gat weg, en slechts een heel klein deel ervan wordt daadwerkelijk ingeslikt. Daarom noemt het onderzoeksteam het zwarte gat levendig een ‘slordige eter’.

Voordien was het voor de astronomische gemeenschap moeilijk uit te leggen waarom er slechts ongeveer 700 miljoen jaar na de oerknal al superzware zwarte gaten in het universum zijn met een massa van een miljard maal de zon. De laatste resultaten laten zien dat deze ‘rode stippen’ zich in de extreem korte maar gewelddadige groeiperiode van het zwarte gat bevinden. Het stadium waarin ze in dicht gas zijn gewikkeld, is in het verleden nooit rechtstreeks vastgelegd, en nu zijn ze voor het eerst 'ter plekke' gevangen door de Webb-telescoop. Het onderzoeksteam is van mening dat deze fase het 'brandstoftoevoerkanaal' biedt dat nodig is voor de snelle groei van zwarte gaten, waardoor superzware zwarte gaten snel kunnen uitgroeien tot kolossen in het vroege universum.

Tot nu toe hebben astronomen honderden van deze rode stippen in de Webb-gegevens geïdentificeerd, die allemaal zijn geclassificeerd als jonge zwarte gatenkandidaten. De massa ervan is veel lager dan die van de ‘monsterlijke’ zwarte gaten die in eerdere modellen werden aangenomen, wat betekent dat deze waarnemingssignalen binnen het bestaande raamwerk kunnen worden verklaard zonder volledig nieuwe exotische objecten of fysieke processen te introduceren. Dit werk veranderde niet alleen de "rode stip" van een mysterie in een paradigma, maar plaatste ook het team dat verantwoordelijk was voor het onderzoek in het Cosmic Dawn Center op de cover van Nature, waarmee de belangrijke positie ervan op het gebied van onderzoek naar het vroege universum en zwarte gaten werd benadrukt.

Samengesteld uit /ScitechDaily