Astronomen hebben mogelijk het verst verwijderde en vroegste superzware zwarte gat geïdentificeerd dat ooit is waargenomen en dat zich in het sterrenstelsel GHZ2 bevindt. Deze ontdekking, gebaseerd op gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST), biedt een kijkje in het universum zoals het slechts 350 miljoen jaar na de oerknal bestond. De bevindingen, die momenteel beschikbaar zijn als preprint op arXiv, ondergaan peer review.
De uitdaging van de vroege vorming van zwarte gaten
Het bestaan van zo’n enorm zwart gat zo vroeg in de geschiedenis van het universum vormt een aanzienlijke uitdaging voor de huidige kosmologische modellen. Zwarte gaten groeien normaal gesproken in de loop van miljarden jaren, maar GHZ2 suggereert dat sommige zich veel sneller hebben gevormd en zich snel hebben uitgebreid dan eerder werd gedacht. Wetenschappers debatteren over de vraag of deze vroege zwarte gaten zijn ontstaan als ‘lichte zaden’ – die snel uit kleinere massa’s groeien – of als ‘zware zaden’ – beginnend met een toch al aanzienlijke omvang. De snelheid waarmee het zwarte gat van GHZ2 zijn massa bereikte, daagt bestaande theorieën over galactische evolutie uit.
Hoe JWST de anomalie onthulde
De nabij-infraroodspectrograaf en het midden-infraroodinstrument van JWST waren cruciaal voor het detecteren van GHZ2. Deze instrumenten vangen het licht op dat wordt uitgerekt door de uitdijing van het heelal, waardoor astronomen het sterrenstelsel kunnen observeren zoals het nog in de kinderschoenen stond. Het belangrijkste bewijs komt van intense ‘emissielijnen’ binnen het spectrum van GHZ2 – heldere lichtbanden die wijzen op hoogenergetische processen.
Concreet wijst de detectie van een sterke C IV λ1548-emissielijn, die drievoudig geïoniseerde koolstof vertegenwoordigt, sterk in de richting van de aanwezigheid van een actieve galactische kern (AGN), of een superzwaar zwart gat dat zich actief voedt. De enorme energie die nodig is om drie elektronen uit koolstofatomen te verwijderen, kan niet eenvoudig worden verklaard door alleen maar sterprocessen.
Gemengde signalen en voortdurend onderzoek
Hoewel het bewijsmateriaal wijst op een AGN, vertoont GHZ2 niet alle de typische kenmerken van het actief voeden van zwarte gaten. Deze complexiteit suggereert een gemengd systeem: het sterrenstelsel wordt mogelijk aangedreven door zowel sterren als een AGN, of dat de stervorming binnen GHZ2 fundamenteel anders is dan wat wordt waargenomen in het lokale universum.
Onderzoekers verfijnen momenteel hun modellen om rekening te houden met deze unieke combinatie. Verdere JWST-waarnemingen met hogere resoluties, gecombineerd met gegevens van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, zullen van cruciaal belang zijn voor het bevestigen van de AGN-activiteit en het ontrafelen van de ware aard van GHZ2.
De ontdekking van GHZ2 gaat niet alleen over het vinden van een nieuw zwart gat. Het dwingt wetenschappers om opnieuw te evalueren hoe snel superzware zwarte gaten zich kunnen vormen in het vroege universum en of de huidige modellen van galactische evolutie een grote herziening behoeven.
