Met behulp van gegevens van NASA-ruimtetelescopen Webb (infrarood) en Chandra (röntgen) heeft een team astronomen van NOIRLab (VS), in het centrum van een sterrenstelsel dat we ‘slechts’ anderhalf miljard jaar na de oerknal waarnemen, een superzwaar zwart gat ontdekt dat in een fenomenaal tempo materie opslokt: meer dan veertig keer de theoretische limiet. Hoewel van korte duur, kan dit ‘feestmaal’ astronomen helpen begrijpen hoe superzware zwarte gaten zo snel konden groeien in het vroege heelal (Nature, 4 november).
In het centrum van de meeste sterrenstelsels bevindt zich een superzwaar zwart gat, en moderne telescopen blijven ze op verrassend vroege momenten in de geschiedenis van het heelal waarnemen. Hoe deze zwarte gaten zó snel zó groot konden worden is nog onduidelijk, maar de ontdekking van een relatief licht superzwaar zwart gat – slechts anderhalf miljard jaar na de oerknal – dat zich in enorm tempo tegoed doet aan materie biedt een mogelijke verklaring.
LID-568 is ontdekt door een team van astronomen onder leiding van Hyewon Suh (NOIRLab). Ze gebruikten de Webb-ruimtetelescoop om een aantal sterrenstelsels waar te nemen die bij een eerdere gelegenheid op röntgengolflengten waren ontdekt met de ruimtetelescoop Chandra. Op röntgengolflengte zijn de betreffende sterrenstelsels heel helder, maar in het visuele en infraroodbereik waren ze tot nu toe vrijwel onwaarneembaar. De gevoelige Webb-ruimtetelescoop heeft daar nu verandering in gebracht.
Webb’s nabij-infraroodinstrument NIRSPec heeft het team in staat gesteld om een volledig beeld te krijgen van LID-568 en zijn omgeving. Dit heeft geresulteerd in de onverwachte ontdekking van krachtige jets van gas rond het zwarte gat. Suh en haar team ontdekten dat LID-568 zich voedt met materie, met een snelheid van veertig maal de Eddington-limiet. Deze limiet heeft betrekking op de maximale helderheid die een zwart gat kan bereiken en de snelheid waarmee het materie kan opslokken. Toen bleek dat de helderheid van LID-568 zoveel hoger is dan theoretisch mogelijk werd geacht, wist het team dat ze iets opmerkelijks te pakken hadden.
De resultaten leveren nieuwe inzichten op over het ontstaan van superzware zwarte gaten, waarvoor de kiemen zouden zijn gelegd bij ofwel de explosies van de eerste sterren in het heelal of bij het rechtstreeks ‘ineenstorten’ van grote wolken gas. Tot nu toe konden deze theorieën niet met waarnemingen worden bevestigd.
De ontdekking van een superzwaar zwart gat dat de Eddington-limiet aan zijn laars lapt, suggereert nu dat de massatoename van een zwart gat voor een groot deel plaatsvindt tijdens één enkele periode van snelle voeding, ongeacht of het zwarte gat is voortgekomen uit een supernova-explosie of het in elkaar klappen van een gaswolk.
De ontdekking van LID-568 laat eveneens zien dat het mogelijk is voor een zwart gat om zijn Eddington-limiet te overschrijden, en biedt astronomen de kans om te onderzoeken hoe dit gebeurt. Het is mogelijk dat de krachtige jet die in LID-568 is waargenomen als uitlaatklep fungeert voor de overtollige energie die door de extreme vraatzucht van het zwarte gat wordt gegenereerd. Op die manier wordt voorkomen dat het systeem te instabiel wordt. (EE)
NSF NOIRLab Astronomers Discover the Fastest-Feeding Black Hole in the Early Universe