Er is een zwart gat gevonden dat lijkt te zijn ontstaan vóór het sterrenstelsel eromheen. Die ontdekking, gedaan met NASA’s James Webb Space Telescope, zet de lang gekoesterde opvatting op zijn kop dat sterrenstelsels eerst komen en zwarte gaten zich later daarin ontwikkelen.
De waarnemingen komen van een stukje hemel in het vroege heelal, zoals het er ongeveer 13 miljard jaar geleden uitzag. Het zwarte gat is enorm, met een massa van miljoenen keren die van onze zon. En het gastheersterrenstelsel is verrassend klein en jong. Die combinatie heeft astronomen aan het denken gezet over hoe de twee objecten zich samen ontwikkelen.
Een kosmisch kip-en-ei-probleem
Decennialang ging het standaardverhaal zo: gas en stof storten in tot sterren en vormen een sterrenstelsel. Na verloop van tijd sterven sommige van die sterren en worden ze zwarte gaten, die vervolgens groeien door nabijgelegen materiaal op te slokken. Maar dit zwarte gat keert die volgorde om. Het is al volledig gegroeid terwijl zijn sterrenstelsel nog in de kinderschoenen staat. Het zwarte gat lijkt eerst te zijn gekomen.
De gegevens kwamen van Webb’s NIRSpec-instrument, dat licht van verre objecten kan ontleden om hun samenstelling en beweging te onthullen. Onderzoekers maten de massa van het zwarte gat en de massa van het sterrenstelsel. Ze ontdekten dat het zwarte gat veel massiever is dan het zou moeten zijn als het langzaam in het sterrenstelsel was gegroeid. Het sterrenstelsel zelf is nog steeds sterren aan het vormen, maar het zwarte gat is al een reus.
Wat dit betekent voor hoe zwarte gaten groeien
De bevinding suggereert dat sommige zwarte gaten mogelijk zijn begonnen als ‘zaadjes’ die al groot waren toen de eerste sterrenstelsels zich begonnen te vormen. Deze zaadjes zouden direct uit instortende gaswolken kunnen zijn ontstaan, waarbij de stap van een ster volledig werd overgeslagen. Als dat waar is, groeien zwarte gaten en sterrenstelsels niet altijd in de pas. Soms krijgt het zwarte gat een voorsprong.
Het team achter de ontdekking gebruikte Webb’s gevoeligheid om dieper in het verleden te kijken dan welke eerdere telescoop ook. Ze mikten op een sterrenstelsel dat bekendstaat als GN 100183. Het licht van dat sterrenstelsel reisde miljarden jaren voordat het Webb’s spiegels bereikte. Tegen de tijd dat het aankwam, droeg het de handtekening van een zwart gat dat al actief was en aan het voeden.
Waarom astronomen goed opletten
Voor de betrokken wetenschappers is dit niet zomaar een vreemd object. Het is een aanwijzing dat het vroege heelal anders werkte dan modellen voorspellen. Als er veel van zulke zwarte gaten bestaan, moet de standaard tijdlijn van kosmische structuren mogelijk worden herschreven. De ontdekking roept ook nieuwe vragen op over hoe zwarte gaten en sterrenstelsels elkaar beïnvloeden. Als het zwarte gat eerst kwam, heeft het dan de geboorte van het sterrenstelsel geholpen of belemmerd?
Lokale onderzoekers bij instellingen in de Verenigde Staten en Europa plannen nu vervolgwaarnemingen. Ze willen meer voorbeelden vinden van zwarte gaten die ouder zijn dan hun sterrenstelsels. Webb’s vermogen om infrarood licht te zien maakt het de enige telescoop die momenteel in staat is tot dit soort zoektochten.
De ontdekking bewijst niet dat alle zwarte gaten vóór hun sterrenstelsels ontstaan. Maar het laat wel zien dat ten minste sommige dat doen. Dat alleen al is genoeg om het gesprek onder astronomen te veranderen. Het heelal, zo lijkt het, heeft nog verrassingen in petto.
