Recent onderzoek suggereert een oplossing voor een al lang bestaand kosmisch mysterie: de onverwacht snelle vorming van superzware zwarte gaten in het vroege heelal. Gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST) onthulden dat deze kolossen al 500 miljoen jaar na de oerknal bestonden – veel eerder dan de huidige kosmologische modellen voorspellen. Een nieuwe studie suggereert dat deze zwarte gaten explosief groeiden tijdens perioden van ‘super-Eddington-aanwas’, in wezen een kosmische voedingswaanzin.
Het probleem met vroege zwarte gaten
Het standaardmodel voor de vorming van zwarte gaten suggereert dat ze over miljarden jaren groeien door fusies en geleidelijke aanwas van materie. Uit JWST-waarnemingen bleek echter dat er al superzware zwarte gaten bestonden toen het universum nog maar een fractie van zijn huidige leeftijd had, waardoor hun ontwikkelingstijd volgens de conventionele theorie onmogelijk werd. Deze discrepantie – het bestaan van enorme zwarte gaten te vroeg in de kosmische geschiedenis – vereiste een nieuwe verklaring.
De oplossing: Super-Eddington-aanwas
Onderzoekers van Maynooth University gebruikten geavanceerde computersimulaties om aan te tonen hoe vroege zwarte gaten de gebruikelijke groeilimieten konden omzeilen. Het vroege heelal werd gekenmerkt door chaotische, dichte gaswolken. Onder deze omstandigheden zouden kleinere zwarte gaten kortstondig de ‘Eddington-limiet’ kunnen overschrijden – de maximale snelheid waarmee een zwart gat materie kan consumeren zonder dat de stralingsdruk de instroom stopt.
“We hebben met behulp van de modernste computersimulaties onthuld dat de eerste generatie zwarte gaten… ongelooflijk snel groeide, tot tienduizenden keer de grootte van onze zon.” – Daxal Mehta, Maynooth Universiteit.
Deze snelle groei, ook wel ‘super-Eddington-aanwas’ genoemd, zorgde ervoor dat vroege zwarte gaten snel massa konden accumuleren en een omvang konden bereiken van tienduizenden zonsmassa’s. Hoewel dit nog niet superzwaar is, biedt dit een cruciale voorsprong voor latere fusies die uiteindelijk de reuzen met galactische centra zouden vormen die we vandaag de dag waarnemen.
Implicaties voor Black Hole Seed-modellen
Voorheen suggereerde de heersende hypothese dat alleen ‘zware zaden’ – zwarte gaten geboren met een toch al aanzienlijke massa – snel genoeg konden groeien om de JWST-gegevens te verklaren. Dit nieuwe onderzoek suggereert dat zelfs zwarte gaten met een standaard stellaire massa, onder de juiste omstandigheden, snel genoeg kunnen groeien om het vormingsproces van superzware zwarte gaten een vliegende start te geven.
De toekomst van onderzoek
Voor het verifiëren van deze theorie zijn nieuwe observatie-instrumenten nodig. Zwaartekrachtgolfdetectoren, zoals de aanstaande Laser Interferometer Space Antenna (LISA), kunnen mogelijk de samensmeltingen van deze snelgroeiende vroege zwarte gaten detecteren, wat direct bewijs levert van de voorgestelde voedingswaanzin.
Concluderend biedt de ontdekking dat vroege zwarte gaten in de chaotische omstandigheden van het jonge universum met extreme snelheden konden groeien een overtuigende verklaring voor hun onverwachte aanwezigheid. Dit onderzoek werpt niet alleen licht op de vorming van superzware zwarte gaten, maar benadrukt ook het belang van simulaties met hoge resolutie bij het ontrafelen van de mysteries van de vroege kosmos.
