Sterrenkundigen hebben met behulp van de ruimtetelescoop James Webb bewijs gevonden voor een fenomeen dat tot nu toe slechts theoretisch werd voorspeld: een superzwaar zwart gat dat zijn eigen sterrenstelsel ‘uithongert’.
Het sterrenstelsel in kwestie, dat liefkozend ‘Pablo’s sterrenstelsel’ wordt genoemd (officieel GS-10578), lijkt op het eerste gezicht een doorsnee sterrenstelsel. Met een massa van ongeveer 200 miljard zonnen zou je verwachten dat het bruist van activiteit. Niets is echter minder waar. In Pablo’s sterrenstelsel worden zo goed als geen nieuwe sterren geboren. “Op basis van eerdere waarnemingen wisten we dat dit sterrenstelsel zich in een gedoofde toestand bevond: het vormt niet veel sterren gezien zijn grootte, en we verwachtten dat er een verband is tussen het zwarte gat en het einde van de stervorming”, zegt Francesco D’Eugenio, een van de auteurs van de nieuwe studie die in vakblad Nature Astronomy werd gepubliceerd. “Tot Webb hebben we dit sterrenstelsel echter niet gedetailleerd genoeg kunnen bestuderen om dat verband te bevestigen, en we wisten niet of deze gedoofde toestand tijdelijk of permanent is.”
Zwart gat blaast meer gas weg dan gedacht
Dankzij de geavanceerde technologie van de James Webb-telescoop konden de onderzoekers eindelijk de ware toedracht achterhalen. Het blijkt nu dat het superzware zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel wellicht de boosdoener is. Dat gebeurt niet doordat het alle massa opschrokt, waardoor er niets over is voor stervorming, zoals je zou denken. Het omgekeerde is eerder waar: het zwarte gat blaast enorme hoeveelheden gas uit het sterrenstelsel, met snelheden tot wel 1.000 kilometer per seconde.
Een zwart gat kan immers niet alleen gas aantrekken, maar ook uit het sterrenstelsel blazen. Terwijl gas en stof naar het zwarte gat worden getrokken, vormen ze een hete accretieschijf die krachtige energie produceert. Deze energie kan leiden tot krachtige uitbarstingen van gas en straling, vaak in de vorm van snelle jets of winden die vanuit de polen van de accretieschijf worden uitgestoten. Deze uitbarstingen kunnen gas met zulke hoge snelheden uit het sterrenstelsel verdrijven dat het niet terug kan keren. Dit proces kan de gasvoorraad van het sterrenstelsel ernstig verminderen, waardoor de vorming van nieuwe sterren wordt gestopt en het sterrenstelsel ‘stilvalt’ door een gebrek aan brandstof voor stervorming.
Eerder al in theorie beschreven
Pablo’s sterrenstelsel heeft, net zoals andere sterrenstelsels met grote zwarte gaten, snelle uitstromen van hete gaswolken met een lage massa. De James Webb ontdekte nu echter de aanwezigheid van een nieuw type gas, dat kouder is en geen licht uitstraalt. De massa van dit nieuw ontdekte gas is groter dan wat nodig is om nieuwe sterren te vormen, waardoor de puzzel nu is opgelost. “We hebben de boosdoener gevonden”, zegt D’Eugenio. “Het zwarte gat doodt dit sterrenstelsel en houdt het slapend, door de bron van ‘voedsel’ af te snijden die het sterrenstelsel nodig heeft om nieuwe sterren te vormen.” Dit proces werd eerder al theoretisch beschreven, maar dit is de eerste keer dat het werd geobserveerd.
Meer onderzoek volgt
“We wisten dat zwarte gaten een enorme invloed hebben op sterrenstelsels, en misschien komt het vaak voor dat ze stervorming tegenhouden, maar tot Webb waren we niet in staat om dit direct te bevestigen”, zegt Roberto Maiolino, een van de onderzoekers. “Het is nog een manier waarop Webb zo’n grote sprong voorwaarts is in termen van ons vermogen om het vroege heelal en hoe het zich ontwikkelde te bestuderen.” Het team plant nu vervolgwaarnemingen met de Atacama Large Millimeter-Submillimeter Array (ALMA), een belangrijke uitkijkpost in Chili, om nog koeler en donkerder gas in het sterrenstelsel op te sporen. Dit kan meer inzicht geven in de vraag of er nog ergens brandstof voor stervorming verborgen zit in het sterrenstelsel.
