Hoe ontstonden de eerste sterrenstelsels?

Het is vrij duidelijk waar de Zon, de andere sterren en de planeten vandaan komen. Dat kun je niet zeggen van sterrenstelsels. Dat zijn eilanden in het heelal waarin miljarden sterren hun rondje draaien om het centrum dat bezet is door een super massief zwart gat. De grote vraag daarbij is of het heelal ontstaan is vol met grote groeiende zwarte gaten die al het gas om zich heen verzamelde. Daaromheen ontstonden de eerste ‘baby’ sterrenstelsels. Of was het nu net andersom? Eerst werden de sterrenstelsels geboren en daarna ontstonden de zwarte gaten in het centrum van die sterrenstelsels. Zwarte gaten ‘lusten’ best een paar sterren, maar sterrenstelsels kunnen ook botsen. Voor het eerst hebben de James Webb Space Telescope (infra rood licht) en de NASA Chandra satelliet (röntgenstraling) waarnemingen gedaan die hier een antwoord op geven.

Zwart gat

Als je vraagt wat nu precies een zwart gat is, dan krijg je veelal het antwoord dat dit een hemelobject is waar het licht niet kan ontsnappen. En dat antwoord klopt redelijk. De werkelijkheid is complexer, zo niet mateloos complexer. Om bij het eerste te blijven betekent dit dat alle massa van het hemellichaam verschrompeld is tot een onmogelijk klein puntje daar er niets is wat de ineenstorting van het hemellichaam tegenhoudt. Dat is iets wat nu net niet mogelijk is. Eigenlijk spreek je van een hemelobject met heel veel massa met een volume 0. Daaromheen bestaat er een bolschil waarbinnen het licht niet meer weg kan en daarbuiten wel. Die grens is geen hemelobject, maar de theoretische bolschil waar het licht wel of juist niet meer in onze ogen kan vallen.

Kleine en grote zwarte gaten

Nu bestaan er kleine, middelmatige en grote zwarte gaten. Dat betekent dat die virtuele bolschil dan ook kleiner of groter is. De kleine komen van sterren die aan het einde van hun leven deels exploderen en de rest van het oorspronkelijke gas van de ster implodeert, daar niets het gas van die ster tegenhoudt om ineen te storten. Denk daarbij aan een massa van enkele zonsmassa’s. De grote zwarte gaten bevinden zich in het centrum van sterrenstelsels. Denk daarbij aan een massa van miljoenen tot zelfs miljarden sterren bij elkaar. De grootste van deze is zojuist gevonden en heet TON 618 en heeft naar schatting een massa van 40 miljard zonsmassa’s. De diameter is 500x de diameter van het zonnestelsel. Dit is dus een echte zogenaamde super massasief zwart gat.

Waar komen de eerste ‘baby’ sterrenstelsels vandaan?

De James Webb Space Telescope de NASA Chandra satelliet hebben beiden een quasar waargenomen. Dit is een actief sterrenstelsel met een super massief zwart gat in het centrum. Deze quasar (UHZ1) was al aanwezig vrij snel na het begin van het heelal. Dit is de eerste keer dat er waarnemingen zijn van de aanwezigheid van een supermassief zwart gat vrij snel na het begin van het heelal. Het ondersteunt het idee dat de zwarte gaten er eerder waren. En daarna ontstonden de sterrenstelsels daaromheen.

De vervolgvraag is waar na het begin van het heelal dan die zwarte gaten vandaan komen, want het heelal begon niet met zwarte gaten, maar met een bijna uniforme mistige bol. Als er in het begin te veel structuur is, dan hebben we een nog groter vraagstuk op te lossen.

Robert de Jong