Het was lange tijd een raadsel voor astrofysici hoe superzware zwarte gaten ontstonden en groeiden in de eerste miljoenen jaren van het heelal. En hoe actieve sterrenstelsels, of zogeheten quasars, gevormd werden.
Die ontstonden namelijk met een ongelooflijke snelheid, die voor onderzoekers lastig te verklaren is.
Tot voor kort wisten ze het verschijnsel alleen theoretisch te beschrijven. Maar nu heeft een internationaal onderzoeksteam van het Niels Bohr-instituut en DTU Space in Denemarken een nieuw soort kosmisch object waargenomen dat deze theorieën kan bevestigen.
Ontstaan in het prille heelal
Het nieuwe object is precies de overgang van een sterrenvormend stelsel vol stof naar een lichtgevende quasar. Het is dus de voorloper van een quasar met een supermassief zwart gat in zijn centrum.
Het object GNz7q is de rode stip midden in het vergrote beeld van het Hubble GOODS North-veld.
Het voorwerp, GNz7q genoemd, ontstond 750 miljoen jaar na de oerknal (die 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond) in wat astronomen de kosmische dageraad van het heelal noemen.
’Het object vormt een schakel tussen twee zeldzame objecten: stoffige stervormende sterrenstelsels en lichtintensieve quasars. De ontdekking biedt zo een nieuw inzicht in de manier waarop superzware zwarte gaten zich met hoge snelheid in het vroege heelal vormden,’ vertelt postdoc Seiji Fujimoto van het Niels Bohr-instituut, die deel uitmaakt van het onderzoeksteam, in een persbericht.
Gewone sterrenstelsels zitten vol gas, stof en sterren, en in hun centrum schuilt een supermassief zwart gat dat de materie van het stelsel opslokt. Quasars zijn sterrenstelsels die veel meer energie in de vorm van straling uitzenden dan ’gewone’ sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg.
Daarom zijn quasars de helderste objecten in het heelal en behoren ze tot de verste objecten die we kunnen waarnemen.
Net als ’gewone’ sterrenstelsels hebben quasars dus een enorm zwart gat in hun centrum, omgeven door een schijf van gas die langzaam in het zwarte gat verdwijnt.
Zwarte gaten zenden geen licht uit, maar het felle licht in een quasar ontstaat door een sterke wrijving tussen de gasdeeltjes die het zwarte gat binnendringen. Door de wrijvingswarmte gloeit het gas in de schijf zeer krachtig.
Nieuw voorwerp speelt verstoppertje
De onderzoekers hebben dus een object gevonden dat verandert in een quasar, maar nog wel gehuld is in stof en gas, en daarom niet zo helder is als een quasar.
In het stelsel waar GNz7q is waargenomen, worden ongelofelijk snel nieuwe sterren gevormd, 1600 keer zo snel als in ons eigen stelsel. De nieuwe sterren brengen kosmisch stof voort, dat verhit wordt en daardoor gloeit en schittert.
Illustratie van GNz7q, die laat zien hoe het krachtige licht door stof en gas heen breekt.
In het waargenomen sterrenstelsel bevindt zich al een zwart gat. Later wordt dit een superzwaar zwart gat, want het bevindt zich in de beginfase van een stelsel dat heel snel sterren vormt en het kan dus ladingen materie opslokken.
De ontdekking van GNz7q werd gedaan met behulp van gegevens van de ruimtetelescoop Hubble in een van de best uitgekamde gebieden van het heelal, dat het Hubble GOODS North-veld wordt genoemd. Het nieuwe object vloog dus voor de neus van de onderzoekers rond, en werd opgediept uit metingen op allerlei golflengten.
Met de onlangs gelanceerde ruimtetelescoop James Webb verwacht het team meer objecten als GNz7q te vinden. En daarmee kunnen ze de objecten en hun ontwikkeling in de toekomst gedetailleerder beschrijven.