Een zwart gat met een massa van 50 miljoen keer die van de zon lijkt te zijn ontstaan vóór het sterrenstelsel dat eromheen ligt. Onderzoekers die de James Webb Ruimtetelescoop gebruikten, hebben het gas in kaart gebracht dat om dit object draait in een klein sterrenstelsel genaamd Abell2744-QSO1, op meer dan 13 miljard lichtjaar afstand. De bevindingen suggereren dat het zwarte gat vanaf het begin enorm was, mogelijk gevormd binnen de eerste seconde na de oerknal, zonder eerdere ineenstorting van een ster.
Een klein sterrenstelsel met een gigantisch geheim
Het sterrenstelsel QSO1 is wat astronomen een Little Red Dot noemen. Het is slechts 1300 lichtjaar in doorsnee en het licht ervan is meer dan 13 miljard jaar onderweg. Het ligt achter de Pandora Cluster, een enorme cluster van sterrenstelsels die het licht van QSO1 buigt en versterkt, waardoor het op drie afzonderlijke plekken aan de hemel verschijnt. Deze gravitatielenzen stelden het team in staat het sterrenstelsel in ongewoon detail te bestuderen. Het zwarte gat in het centrum werd eerder geschat op 40 miljoen zonsmassa's, maar de nieuwe waarnemingen brachten dat getal op 50 miljoen. Het sterrenstelsel zelf is veel kleiner en minder massief dan wat wetenschappers zouden verwachten bij zo'n gigantisch zwart gat.
Een paradigmaverschuiving in de oorsprong van zwarte gaten
Wetenschappers geloofden lange tijd dat zwarte gaten ontstaan wanneer grote sterren in een bestaand sterrenstelsel instorten. Die zwarte gaten groeien vervolgens door gas op te slokken en samen te smelten met andere. Maar het zwarte gat in QSO1 lijkt dat hele proces te hebben overgeslagen. Het was al enorm toen het sterrenstelsel nog jong en klein was. Het team mat de beweging en samenstelling van gas dat rond het zwarte gat wervelt met behulp van Webb's beeldvormings- en spectroscopische instrumenten. Ze vonden duidelijk bewijs dat het zwarte gat niet afkomstig is van een stellaire ineenstorting. In plaats daarvan moet het groot zijn geboren, mogelijk door de directe ineenstorting van massieve gaswolken in het vroege heelal. Roberto Maiolino van de Universiteit van Cambridge, een co-auteur van de studies gepubliceerd in Nature en de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, noemde de ontdekking een paradigmaverschuiving die dwingt tot een volledige heroverweging van hoe zwarte gaten ontstaan en groeien.
Waarom lokale onderzoekers en het publiek erom geven
Voor astronomen in het Verenigd Koninkrijk en over de hele wereld daagt deze ontdekking een fundamentele aanname over de kosmische geschiedenis uit. Tot nu toe waren alle massametingen van vroege zwarte gaten indirect, gebaseerd op regels die werken voor nabije zwarte gaten. Francesco D'Eugenio, ook van de Universiteit van Cambridge en co-auteur, merkte op dat niemand wist of die regels van toepassing waren op het verre heelal. Deze ontdekking laat zien dat ze dat misschien niet zijn. Het zwarte gat in QSO1 is ouder dan zijn gaststerrenstelsel, wat betekent dat het sterrenstelsel zich rond een al bestaand monster vormde. Dat keert de lang gehanteerde volgorde van gebeurtenissen om: eerst het sterrenstelsel, dan het zwarte gat.
Deze ontdekking herschrijft niet het verhaal van elk zwart gat, maar voegt een nieuw hoofdstuk toe. Sommige superzware zwarte gaten in het vroege heelal waren geen langzame groeiers. Ze waren vanaf het begin reuzen, en hun sterrenstelsels kwamen later.
