Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Een artist impression van de situatie in een jong (minder dan 1 miljard jaar) stelsel. De rode materie valt langzaam het witte z

Hoe ontstaan sterrenstelsels? Dat is een van de grote raadsels van de sterrenkunde. Zwarte gaten uit de kindertijd van het universum lichten een tipje van de sluier op.

Zwarte gaten. De superzware monsters in het midden van sterrenstelsels, die zoveel zwaartekracht hebben dat zelfs licht niet aan hun greep kan ontsnappen. Ze vormen de spil van bijna alle sterrenstelsels, zoals onze Melkweg. Maar hoe ontstaat een sterrenstelsel, en waarom heeft het per se een zwart gat in het midden nodig? Wat is de rol van dat gat? Om daarachter te komen, zou je eigenlijk terug in de tijd moeten, terug naar het moment dat de sterrenstelsels gevormd worden. Maar zolang er nog geen tijdmachines bestaan zal dat lastig worden.

Gelukkig kunnen astronomen wel terug in de tijd kijken. Dankzij de moderne telescopen, die heel ver kunnen zien. Omdat licht (en andere straling) een eindige snelheid heeft, duurt het een tijd voor het hier is. En daarom kunnen ze nu kijken naar het universum, toen het slechts 1 miljard jaar oud was. Ezequiel Treister van de Universiteit van de Hawaï heeft dat samen met zijn collega's gedaan. En hij vond heel jonge, superzware zwarte gaten.

Een rontgenfoto van het universum, gemaakt door de Chandra-telescoop. Door 4000 seconden te belichten, is dit de 'diepste' foto

Raar en superzwaar
Dat zulke zwarte gaten bestaan, is best raar. Peter Jonker, zwarte-gaten-deskunige bij het SRON (maar niet betrokken bij dit onderzoek) vertelt: 'er bestaan twee soorten zwarte gaten. Kleintjes, die ongeveer tien keer zoveel wegen als de zon, begrijpen we relatief goed, omdat er veel zijn die dicht bij de aarde staan. Ze ontstaan als een zware ster 'doodgaat' en in elkaar stort. Maar de superzware gaten, die evenveel wegen als een miljoen tot een miljard zonnen, zijn nog een mysterie. Vooral omdat er al een paar geobserveerd zijn aan het begin van het universum. Waarom er zo vroeg al gaten waren, is een raadsel.' De jonge gaten die eerst werden gezien, waren "lucky shots"; ze leken niet per se veel aanwezig te zijn. Maar Treister en collega's hebben laten zien dat er veel zwarte gaten waren in het jonge universum.

Het was geen gemakkelijke klus om de gaten te vinden. Ze stralen nauwelijks licht uit, en waren ook nog een omringd door dik gas. Dit gas houdt veel van de straling die je kan waarnemen, tegen. Dus hoe hebben Treister en collega's ze gevonden? Eerst keken ze met de röntgentelescoop Chandra naar een gebied van de ruimte dat bekend staat als het Deep Field South. In deze beelden vonden ze heel veel röntgenstraling, maar de telescoop is niet precies genoeg om te zeggen of de rontgen uit de verre zwarte gaten komt. Dus combineerden ze de beelden met beelden van de Hubble-telescoop. Deze heeft beelden gemaakt van het Deep Field waaruit bleek dat er verre sterrenstelsels aanwezig zijn. Alleen, de Hubble kon niet zien hoe deze stelsels er precies uitzien. Door de röntgenstraling op de plekken van de verre stelsels te bekijken, vonden de onderzoekers wel tweehonderd jonge zwarte gaten.

Noorderlicht - deep field veel sterrenstelsels hubble en zo

Energievulkanen
Waarom stralen zwarte gaten eigenlijk überhaupt iets uit? Ze slokken toch alles op? 'Dat klopt,' zegt Jonker, 'maar vlak voordat het alles opslokt, op de zogenaamde event horizon, maakt een zwart gat de potentiele energie van alles los. Dit is een heel mooi proces: het is de meest efficiënte vorm van energiewinning die bekend is. Maar de energie die daarbij vrijkomt, wordt weggeschoten van de materie die het zwarte gat invalt. En die stralingsenergie kan je met röntgentelescopen zien.'

Dankzij de ontdekking van Treister kan er iets meer gezegd worden over het verband tussen zwarte gaten en hun sterren. Jonker:'Je ziet overal in de ruimte een verband tussen het gewicht van het zwarte gat en het gewicht van een sterrenstelsel. Maar waarom? De theorie zegt dat dat komt omdat een zwart gat massa opeet, en dan "jets" van energie uitspuugt. En deze jets blazen dan weer de materie rond, totdat een sterrenstelsel vormt. Hoe groter een zwart gat, hoe meer massa het opslokt, dus hoe krachtiger de jets. En dus hoe groter het stelsel. Dit onderzoek lijkt de theorie te bevestigen, dus dat is leuk.'

Toch is het nog erg onduidelijk hoe de vorming van een sterrenstelsel dan plaatsvindt. 'Dat weten we nog helemaal niet in alle details. Maar daarvoor zal je ook nog gedetailleerder naar de vroege zwarte gaten moeten kijken.' De volgende generatie telescopen heeft een hogere resolutie en zal veel meer kunnen zien. En dan zal er ook veel meer duidelijk worden. In ieder geval weten astronomen van de toekomst nu dankzij Treister waar ze moeten kijken om verre, jonge zwarte gaten te onderzoeken.

E. Treister e.a. – Black hole growth in the early Universe is self-regulated and largely hidden from view, Nature, 16 juni 2011