Astronomen hebben het bestaan bevestigd van massieve, sterachtige objecten die worden aangedreven door zwarte gaten in hun centra, een ontdekking die bestaande modellen van vroege vorming van sterrenstelsels ter discussie stelt en een mogelijke verklaring biedt voor raadselachtige waarnemingen met de James Webb Space Telescope (JWST). Deze ‘zwarte gatsterren’, zoals ze worden genoemd, lijken in de eerste miljard jaar van het universum gebruikelijk te zijn geweest, maar er bestaan vandaag de dag geen equivalenten, wat erop wijst dat superzware zwarte gaten een verloren groeiwijze hebben.
Het mysterie van kleine rode stippen
JWST identificeerde aanvankelijk een populatie van ongewoon heldere, compacte en rode sterrenstelsels – ook wel ‘kleine rode stippen’ (LRD’s) genoemd – die niet gemakkelijk te classificeren waren. Theorieën varieerden van dicht opeengepakte sterrenhopen tot superzware zwarte gaten die verduisterd werden door stof, maar geen van beide verklaarde de waargenomen lichtpatronen volledig. De spectra van de LRD’s kwamen met geen van deze verschijnselen overeen, waardoor astronomen verbijsterd achterbleven.
De Black Hole Star-hypothese
De opkomende consensus suggereert dat LRD’s enorme gasbollen zijn die centrale zwarte gaten omringen. Terwijl materie in deze zwarte gaten valt, komt er enorme zwaartekrachtenergie vrij, waardoor het omringende gas intens gaat gloeien – wat een ster nabootst, maar dan veel helderder. Deze zwart gatsterren zouden miljarden keren helderder zijn geweest dan onze zon, maar toch aangedreven door een heel ander mechanisme dan kernfusie.
Bewijs stapelt zich op: spectra en variabiliteit
Recente analyse van ruim honderd LRD’s laat zien dat hun lichtspectra sterk lijken op die van een enkel glad oppervlak – een kenmerk van sterren. Dit staat in contrast met de complexe spectra van typische sterrenstelsels, die licht uit meerdere bronnen combineren. Bovendien komen de waargenomen variaties in helderheid, zelfs wanneer ze door zwaartekrachtlenzen worden bekeken (waardoor tijdvertraagde waarnemingen over tientallen jaren mogelijk zijn), overeen met theoretische modellen van accretieschijven van zwarte gaten.
“Het zwart-gat-stermodel bestaat al een tijdje, maar men dacht dat het zo raar en vreemd was, maar het lijkt in werkelijkheid te werken en het meest logisch te zijn”, zegt Jillian Bellovary van het American Museum of Natural History.
Uitdagingen en toekomstig onderzoek
Hoewel sterk bewijs de hypothese van een ster met een zwart gat ondersteunt, blijft het moeilijk om de aanwezigheid van een zwart gat in elke kern definitief te bewijzen. Het dichte gasomhulsel vertroebelt directe waarneming, waardoor astronomen gedwongen worden te vertrouwen op indirecte metingen zoals helderheidsschommelingen. Verder onderzoek zal zich richten op het detecteren van karakteristieke variabiliteitspatronen van zwarte gaten en het verfijnen van modellen voor de vroege groei van zwarte gaten.
Deze bevindingen duiden op een voorheen onbekende fase in de evolutie van het vroege heelal, waarin zwarte gaten mogelijk zijn gegroeid via een fundamenteel ander proces dan wat we vandaag de dag waarnemen. Het begrijpen van de levensduur en de bijdrage van deze zwart-gatsterren is cruciaal voor het reconstrueren van de ontstaansgeschiedenis van superzware zwarte gaten, die zich nu in de centra van bijna alle sterrenstelsels bevinden.
