De James Webb Space Telescope (JWST) heeft raadselachtige ‘kleine rode stippen’ in het vroege heelal onthuld, wat aanleiding gaf tot discussie over hun oorsprong. De eerste theorieën suggereerden dat deze objecten snelgroeiende zwarte gaten waren, maar nieuw onderzoek wijst uit dat het in plaats daarvan zware sterren die op instorten staan kunnen zijn, de potentiële voorouders van de eerste superzware zwarte gaten. Deze ontdekking herkadert ons begrip van de vroege galactische evolutie en hoe zwarte gaten voor het eerst ontstonden.
Het mysterie van de rode stippen
Deze compacte, roodachtige objecten ontstonden binnen de eerste 2 miljard jaar na de oerknal en verrasten astronomen met hun kleine omvang en gebrek aan verwachte röntgenstraling, die doorgaans wordt geassocieerd met het actief voeden van zwarte gaten. Hun spectra missen ook de metalen kenmerken die gebruikelijk zijn bij zwarte gaten, wat duidt op een chemisch ongerepte omgeving. Deze dubbelzinnigheid bracht Devesh Nandal en Avi Loeb van Harvard en Smithsonian Center for Astrophysics ertoe een alternatief te onderzoeken: deze stippen zouden op hun laatste momenten superzware sterren kunnen zijn.
Superzware sterren als mogelijke verklaring
Het onderzoeksteam ontwikkelde een model van primordiale superzware sterren – de eerste generatie sterren (Populatie III), die mogelijk duizenden keren de massa van de zon kan bereiken. Er wordt voorspeld dat deze sterren, gevormd uit waterstof en helium, na hun dood zullen instorten tot superzware zwarte gaten.
Hun simulaties kwamen overeen met de waargenomen helderheidsniveaus en spectrale kenmerken van twee specifieke rode stippen (MoM-BH*-1 en The Cliff), inclusief een opvallende “V-vormige” dip in hun spectra. Deze daling, die aanvankelijk werd toegeschreven aan stofabsorptie, lijkt nu afkomstig te zijn van de atmosfeer van de ster zelf. Als dergelijke sterren zouden bestaan, zouden ze op natuurlijke wijze de waargenomen kenmerken produceren.
Een fenomeen van korte duur
Deze hypothetische sterren zouden slechts ongeveer 10.000 jaar (voor de zwaarste) of maximaal een miljoen jaar (voor sterren met een massa van 10.000 tot 100.000 zonsmassa) helder branden, waardoor detectie moeilijk wordt. De korte levensduur roept vragen op over waarom er al honderden van deze objecten zijn ontdekt.
Het team suggereert dat niet alle rode stippen door dit model kunnen worden verklaard, wat betekent dat sommige nog steeds zwarte gaten kunnen zijn. Een belangrijke test zal het detecteren van röntgenstraling zijn, wat de activiteit van zwarte gaten zou bevestigen. Variabiliteit in helderheid zou ook de hypothese van het zwarte gat bevorderen, omdat sterren gelijkmatiger licht uitstralen.
De volgende stappen ter bevestiging
Doorslaggevend bewijs ligt in gedetailleerde spectroscopische metingen van het gas rondom deze stippen. De aanwezigheid van stikstof zou de theorie van superzware sterren ondersteunen, terwijl sterke neonlijnen op een zwart gat zouden duiden. Radiowaarnemingen van faciliteiten als de Square Kilometre Array kunnen ook emissies van zwarte gaten detecteren die anders door stof zouden worden verduisterd.
Als deze objecten zwarte gaten zijn, zullen radiogolven ontsnappen en worden gedetecteerd. Als het sterren zijn, zouden we een consistente, gestage emissie moeten zien.
Of deze ‘kleine rode stippen’ uiteindelijk de laatste momenten van stervende sterren of de geboorteplaatsen van zwarte gaten vertegenwoordigen, valt nog te bezien. Verdere observaties zullen van cruciaal belang zijn voor het oplossen van dit kosmische mysterie.
