Het is een record: nog nooit hebben onderzoekers op zo’n grote afstand en zo vroeg in de geschiedenis van het universum zwarte gaten zien fuseren. Maar dat is niet de enige reden dat de waarnemingen opzienbarend zijn; ze kunnen namelijk ook een nieuw licht werpen op de nog altijd tamelijk mysterieuze groei van zwarte gaten in het piepjonge universum.
Nieuwe observaties van James Webb onthullen dus twee fuserende zware zwarte gaten. Het ene zwarte gat heeft een massa die ongeveer 50 miljoen keer groter is dan die van onze zon. “De massa van het andere zwarte gat is waarschijnlijk vergelijkbaar,” vertelt onderzoeker Roberto Maiolino. Helemaal zeker is dat niet, omdat dit zwarte gat goed verstopt zit in gas dat een grote dichtheid heeft.
Terug in de tijd
Wat de vondst extra bijzonder maakt, is dat James Webb voor deze ontdekking zeer diep in het heelal en daarmee terug in de tijd heeft gekeken. De fusie die de telescoop heeft ontdekt, vond zo’n 740 miljoen jaar na de oerknal plaats. Nog niet eerder is een fusie op zo’n grote afstand van de aarde en zo vroeg in de geschiedenis van het heelal waargenomen.
Waardevol
De waarnemingen zijn uitermate waardevol, omdat onderzoekers nog altijd worstelen om het bestaan van superzware zwarte gaten (zwarte gaten met een massa groter dan 100.000 zonsmassa’s) te verklaren. Waarnemingen hebben aangetoond dat dergelijke zwarte gaten goed vertegenwoordigd zijn in het lokale universum. En er is er zelfs eentje te vinden in het hart van onze eigen Melkweg. Maar hoe deze superzware zwarte gaten zo zwaar zijn geworden, is onduidelijk. Sommige onderzoekers vermoeden dat het allemaal begint met het ineenstorten van een zware ster, waarna een zwart gat ontstaat dat ‘slechts’ enkele honderden malen zwaarder is dan onze zon. En dat zwarte gat zou vervolgens gaandeweg – bijvoorbeeld door omringende materie op te slokken – uitgroeien tot een superzwaar zwart gat, oftewel een zwart gat dat honderdduizenden, miljoenen of zelfs miljarden keren zwaarder is dan onze zon. Dat proces zou echter miljoenen of wel 1 miljard jaar tijd kosten. Maar – en nu komt het – recente waarnemingen van James Webb onthullen dat superzware zwarte gaten zelfs 400 miljoen jaar na de oerknal al in het universum te vinden waren. En dat roept vanzelfsprekend de vraag op hoe dergelijke zwarte gaten in zo’n korte tijd zo zwaar konden geworden.
Samensmeltende zwarte gaten zijn (bijna) van alle tijden
Dat mysterie is met de ontdekking van de fuserende zwarte gaten nog niet direct opgelost. Maar het geeft wel een inkijkje in een mogelijke route, vindt onderzoeker Hannah Úbler. “Onze resultaten suggereren dat samensmelten een belangrijke manier is waarop zwarte gaten zelfs kort na het ontstaan van het universum al heel snel konden groeien.”
James Webb spotte de zwarte gaten niet direct. Dat kan namelijk niet; zwarte gaten zijn – zoals de naam al doet vermoeden – volledig zwart. Hun zwaartekracht is zo sterk dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen en daarmee zijn ze in feite onzichtbaar. Maar onderzoekers kunnen hun bestaan wel afleiden uit de impact die zwarte gaten op hun omgeving hebben. En zo heeft James Webb ook deze verre zwarte gaten in het jonge universum ontdekt.
Nog maar het topje van de ijsberg
“Dankzij Webb weten we nu dat lichtere systemen die gespot kunnen worden door LISA veel frequenter voorkomen dan voorheen werd aangenomen,” vertelt projectwetenschapper Nora Luetzgendorf van de ESA. “Waarschijnlijk zijn we nu genoodzaakt onze modellen aan te passen. Dit is slechts het topje van de ijsberg.”
De nieuwe ontdekking is gedaan met dank aan het NIRSpec Integral Field Spectroscopy-instrument. Het onderzoeksteam heeft onlangs kijktijd gekregen om onderzoek te doen naar de relatie tussen zware zwarte gaten en hun moederstelsels in de eerste miljard jaar na de oerknal. Dit is bijzonder, want de James Webb-telescoop is een populaire telescoop die veel wetenschappers willen gebruiken. Veel verzoeken worden afgewezen. De onderzoekers gaan vooral op zoek naar samensmeltingen van zwarte gaten. Hierdoor hopen ze ook meer te weten te komen over zwaartekrachtsgolven en over de evolutie van zwarte gaten in het jonge universum.
