De eerste gigantische zwarte gaten groeiden razendsnel dankzij de ‘hulp’ van naburige sterrenstelsels, waarvan de straling verhinderde dat er sterren werden gevormd in de ‘embryo's’ van toekomstige reuzen van het heelal, volgens een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
“De ineenstorting van een melkwegstelsel en de vorming van een zwart gat met een massa van een miljoen zonnen vindt in dit geval plaats in slechts 100 duizend jaar, een moment volgens kosmische maatstaven. Na een paar miljoen jaar groeit het tot een massa van een miljard zonnen, wat merkbaar sneller is dan we hadden verwacht”, zei Zoltan Haiman van Columbia University in New York (VS).
Aangenomen wordt dat de centra van de meeste massieve sterrenstelsels de thuisbasis zijn van superzware zwarte gaten, waarvan de massa kan variëren van een miljoen tot miljarden keer de massa van de zon. De redenen voor het ontstaan van deze objecten zijn nog niet helemaal duidelijk. Wetenschappers dachten aanvankelijk dat dergelijke objecten op dezelfde manier ontstonden als hun "normale" neven - als gevolg van de ineenstorting van sterren door de zwaartekracht en de daaropvolgende versmelting van verschillende grote zwarte gaten.
Waarnemingen van de eerste sterrenstelsels in het heelal deden astrofysici hieraan twijfelen - het bleek dat ze werden bewoond door zwarte gaten met een massa van tientallen miljarden zonnen. Dergelijke objecten, zoals berekeningen laten zien, zouden eenvoudigweg geen tijd hebben om tot een dergelijke grootte te groeien als ze klein werden geboren. Daarom begonnen sommige wetenschappers te geloven dat superzware zwarte gaten worden geboren in meer exotische scenario's - als gevolg van de ineenstorting van gigantische wolken van "zuivere" atomaire waterstof of vanwege de aanwezigheid van klonten van donkere materie erin.
Hyman en zijn collega's hebben een ander ongebruikelijk scenario voorgesteld voor de geboorte van de grootste zwarte gaten in het heelal, waarin de sleutelrol niet wordt gespeeld door hun "embryo's", maar door hun buren in de ruimte - andere grote sterrenstelsels.
Het belangrijkste obstakel voor de groei van zwarte gaten zijn volgens Hyman sterren, of beter gezegd het proces van hun vorming. Wanneer zwarte gaten beginnen te groeien, verschijnen er klonten materie, nevels, waar tientallen en honderden sterren worden geboren, in hun "embryo". De sterren zullen gas aantrekken en voorkomen dat het naar het zwarte gat beweegt, waardoor de groei eigenlijk vanzelf stopt.
Het proces van stervorming kan worden gestopt als, op het moment dat het "embryo" van een zwart gat wordt gecomprimeerd, de waterstofmoleculen daarin worden gesplitst in individuele atomen of ionen. Dit, zoals Hyman en zijn collega's suggereerden, zou kunnen worden bereikt door een vrij groot sterrenstelsel met een aanzienlijk aantal jonge sterren die grote hoeveelheden röntgenstraling en ultraviolette straling uitzenden.
Wetenschappers hebben dit idee getest door een computermodel te maken van het vroege universum, bewoond door de eerste sterrenstelsels en de zaden van zwarte gaten. Zoals hun berekeningen lieten zien, kunnen grote sterrenstelsels de groei van zwarte gaten in hun "buren" zelfs versnellen als ze zich op een bepaalde afstand ervan bevinden en de juiste massa en helderheid hebben. Dan valt het gas in naburige sterrenstelsels uiteen in atomen, maar warmt het niet zo erg op dat het sterrenstelsel eenvoudig in delen uiteenvalt zonder een zwart gat te vormen.
Promotie video:
Al deze berekeningen sluiten, zoals wetenschappers benadrukken, alternatieve scenario's voor de vorming van de grootste zwarte gaten in het heelal niet uit. Hyman en zijn collega's hopen dat de lancering van de James Webb-telescoop, 's werelds grootste telescoop in een baan om de aarde, zal helpen om deze vroege sterrenstelsels te zien en te begrijpen of ze echt hebben bijgedragen aan de groei van zwarte gaten of dat ze op een andere manier zijn gevormd.
