De ontdekking van drie zeer oude zwarte gaten

Onlangs zijn er met behulp van de NASA James Webb Space Telescope drie zeer oude sterrenstelsels met zwarte gaten ontdekt: CEERS 746, CEERS 2782 en CEERS 1019. Een superzwaar zwart gat is het grootste soort zwart gat, met een massa in de orde van grootte van honderdduizenden tot miljarden maal de zonsmassa.

De afbeelding toont detectie van de meest afgelegen actieve superzware zwarte gaten die momenteel in het universum bekend zijn. Ze werden geïdentificeerd door een reeks telescopen, zowel in de ruimte als op de grond. Drie daarvan zijn onlangs geïdentificeerd in de Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) Survey van de James Webb Space Telescope (Credits: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)).

De ouderdom en massa van deze stelsels

Bij het sterrenstelsel CEERS 2782 konden onderzoekers vaststellen dat het aanwezige superzware zwarte gat 1,1 miljard jaar na de oerknal is ontstaan. Het tweede superzware zwarte gat in het sterrenstelsel CEERS 746 bestond iets eerder: 1 miljard jaar na de oerknal. Het derde stelsel, CEERS 1019, is het oudste stelsel en is 570 miljoen jaar na de oerknal ontstaan.

Deze kolossen hebben doorgaans meer dan 1 miljard keer de massa van de Zon – en ze zijn gemakkelijker te detecteren omdat ze veel helderder zijn.(Ze ‘eten’ actief materie, die oplicht als deze naar het zwarte gat wervelt.) Het zwarte gat in CEERS 1019 lijkt meer op het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel (Sagittarius-A), dat 4,6 miljoen maal de massa heeft van de Zon. Dit zwarte gat is ook niet zo helder als de massievere kolossen die eerder zijn gedetecteerd. Hoewel kleiner, bestond dit zwarte gat al zo veel eerder dat het nog steeds moeilijk te verklaren is hoe het zich zo snel na het ontstaan van het heelal heeft gevormd. Onderzoekers weten al lang dat kleinere zwarte gaten eerder in het universum moeten hebben bestaan, maar pas toen Webb begon te observeren, konden ze definitieve detecties doen. CEERS 1019 houdt dit record wellicht slechts een paar weken vast. Beweringen over andere, verder weg gelegen zwarte gaten die door de JWST zijn geïdentificeerd, worden momenteel zorgvuldig beoordeeld door de astronomische gemeenschap).

Ons heelal is ontstaan uit witte gaten vanuit een ander heelal

Het ontstaan van ons heelal is gebaseerd op de theoretische aanname dat er een oerknal heeft plaats gevonden en dat er vóórdat moment niets was. Maar… zou ik verkeerd zitten bij de gedachte, dat er wel al superzware zwarte gaten bestonden? De vraag hierbij is dan of de oerknal het werkelijke begin is geweest van het ontstaan van ons heelal. Het kan ook mogelijk zijn dat ons huidig heelal is ontstaan uit een veel eerder bestaand heelal met materie vretende zwarte gaten en dat de inhoud van deze zwarte gaten via witte gaten het begin is geweest van ons huidig heelal. Het is gebleken, dat het sterrenstelsel CEERS 1019 actief nieuwe sterren produceert. Visueel gezien ziet CEERS 1019 eruit als drie heldere klonten en niet als een enkele ronde schijf. We zijn niet gewend om op deze afstanden zoveel structuur in beelden te zien, zegt CEERS-teamlid Jeyhan Kartaltepe van het Rochester Institute of Technology in New York:Het samensmelten van sterrenstelsels zou gedeeltelijk verantwoordelijk kunnen zijn voor het aanwakkeren van de activiteit in het zwarte gat van dit sterrenstelsel, en dat zou ook kunnen leiden tot een toename van de stervorming.

Een andere opvatting  zou kunnen zijn, dat het ontstaan van ons heelal een combinatie is geweest van de oerknal en uitstoting van materie (zelfs sterren) uit witte gaten.

De eerlijkheid gebiedt te zeggen, dat er ook wetenschappers zijn die zeggen:

  • Zwarte gaten werden in 2019 met succes aangetoond, maar het bestaan van witte gaten is in strijd met de wetten van de fysica.
  • De wetenschap nog onvoldoende kennis heeft over zwarte gaten, zoals: Is het wel een gat? Waarin zit dat gat? Waar komt dat gat in uit en uit welk materiaal bestaat het? Waar blijft de materie in de vorm van gaswolken en sterren welke in het zwarte gat verdwijnen?
  • Er zijn ook wetenschappers, die het ontstaan van ons heelal toeschrijven aan een blind toeval. Albert Einstein zegt hierover: Als dit Universum het resultaat van toeval zou zijn, dan is dit even geloofwaardig als dat bij een explosie van een drukkerij de druklettertjes  op de grond terecht komen in  de foutloze vorm van  een woordenboek.

Bepaling van de ouderdom van een sterrenstelsel

Praktisch alle sterrenstelsels bewegen zich van ons af. Wanneer een ster van ons af beweegt, nemen we hierdoor een iets rodere kleur waar, de zogenaamde roodverschuiving. Het zichtbaar licht van de oudste sterrenstelsels heeft een sterke roodverschuiving ondergaan. Door de uitdijing van het heelal sinds de oerknal worden de golflengten van licht uitgerekt, ze worden dus langer. En als zichtbaar licht een langere golflengte krijgt, wordt het ‘roder’. In het geval van de oude sterrenstelsels is hun licht overgegaan van zichtbaar licht naar infrarood. Dat is straling die wij niet kunnen zien maar wel kunnen waarnemen als warmte. De James Webb Space Telescope (NASA) is ontworpen om die straling te kunnen waarnemen, wat de telescoop dus erg geschikt maakt om die erg oude sterrenstelsels waar te nemen. Bij een oudere lichtbron heeft de uitdijing van het heelal langer ingewerkt op haar licht en is de roodverschuiving dus meer uitgesproken. De roodverschuiving kan je meten en aan de hand daarvan kan je de ouderdom van de lichtbron bepalen. Astronomen duiden de roodverschuiving aan met z (verandering van de golflengte) en een getal, waarbij een hoger getal een sterkere roodverschuiving en dus een hogere ouderdom betekent. Zo komt z1 overeen met zo’n 7,7 miljard jaar geleden en z10 met zo’n 13,2 miljard jaar.

                

Ap Cloosterman