De James Webb Space Telescope (JWST) heeft het sterkste bewijs tot nu toe geleverd van een superzwaar zwart gat dat actief zijn gaststelsel ontvlucht met een duizelingwekkende snelheid van 2,2 miljoen mijl per uur (3,6 miljoen km/u). Deze ontdekking, die momenteel peer review ondergaat voor publicatie in The Astrophysical Journal Letters, bevestigt tientallen jaren van theoretische voorspellingen over deze zeldzame kosmische gebeurtenissen. De bevinding biedt een kritisch inzicht in de chaotische dynamiek van de evolutie van sterrenstelsels en de extreme interacties tussen superzware zwarte gaten.
De jacht op een kosmische outlaw
Astronomen identificeerden het kandidaat-weggelopen zwarte gat voor het eerst in 2023 en ontdekten een ongebruikelijke stellaire stroom in archiefbeelden van de Hubble-ruimtetelescoop. Vervolgobservaties met het Keck Observatorium brachten een zwart gat met een massa van 20 miljoen zonsmassa aan het licht, dat een spoor van 200.000 lichtjaar lang van nieuw gevormde sterren achterliet – een zog die tweemaal zo groot is als de diameter van de Melkweg. Dit spoor is cruciaal: het laat zien dat het zwarte gat niet alleen geïsoleerd is ontstaan, maar zich actief door de ruimte bewoog en gas met zich meesleepte.
De midden-infraroodbeelden van de JWST leverden het definitieve bewijs: een duidelijke schokgolf, of boogschok, die zich vormde aan de voorrand van het ontsnappende zwarte gat. Deze schokgolf lijkt op het zog achter een snel varend schip, waarbij het zwarte gat fungeert als het onzichtbare schip dat gas en stof voor zich uit duwt.
“Alles aan dit object vertelde ons dat het iets heel bijzonders was, maar het zien van deze duidelijke handtekening in de gegevens was ongelooflijk bevredigend”, zegt hoofdauteur van het onderzoek Pieter van Dokkum, hoogleraar astronomie en natuurkunde aan de Yale University.
Hoe ontsnappen zwarte gaten?
Superzware zwarte gaten (SMBH’s) bevinden zich doorgaans in de centra van sterrenstelsels, op hun plaats gehouden door enorme zwaartekrachten. Om te kunnen ontsnappen moet er een buitengewone gebeurtenis plaatsvinden. De huidige leidende theorie suggereert dat gewelddadige interacties tussen ten minste twee SMBH’s – elk met een massa van meer dan 10 miljoen zonnen – een “kick” kunnen veroorzaken die sterk genoeg is om een van hen uit te werpen.
Het waargenomen op hol geslagen zwarte gat was waarschijnlijk het gevolg van zo’n chaotische ontmoeting. Dit betekent dat sterrenstelsels hun centrale SMBH kunnen verliezen, waardoor hun toekomstige evolutie op onvoorspelbare manieren kan veranderen. Het geweld van deze interacties zou enorm zijn geweest en de omringende galactische omgeving opnieuw vorm hebben gegeven.
Toekomstig onderzoek en open vragen
Hoewel dit de eerste bevestigde weggelopen SMBH is, vermoeden astronomen dat er nog meer bestaan. Eén veelbelovende kandidaat is de ‘Kosmische Uil’, een raadselachtig systeem op ongeveer 11 miljard lichtjaar afstand. De Kosmische Uil heeft twee galactische kernen, die elk een actieve SMBH herbergen, samen met een derde SMBH ingebed in een gaswolk ertussen. De oorsprong van dit derde zwarte gat blijft onduidelijk. Sommige onderzoekers veronderstellen dat het uit een van de gaststelsels is ontsnapt, maar JWST-waarnemingen van de groep van Van Dokkum suggereren dat het mogelijk in situ is ontstaan door de directe ineenstorting van gas nadat de sterrenstelsels bijna met elkaar in botsing waren gekomen.
De ontdekking van op hol geslagen zwarte gaten verdiept ons begrip van de galactische evolutie. Door deze uitschieters te bestuderen, kunnen wetenschappers de dynamiek van het samensmelten van zwarte gaten, de interacties tussen sterrenstelsels en het lot van galactische structuren op de lange termijn beter modelleren. Het vermogen van de JWST om deze verschijnselen in ongekend detail waar te nemen, belooft nog meer geheimen over de meest energetische processen in het universum te ontsluiten.
