Astronomen hebben een nieuw type object ontdekt in de ruimte: de zwartegatster

Astronomen hebben in het vroege heelal een opmerkelijk object ontdekt. Het lijkt op een enorme ster, ongeveer zo groot als ons zonnestelsel, maar het straalt honderd miljard keer meer energie uit dan een gewone ster. De meest waarschijnlijke verklaring: een volledig nieuw type kosmisch object, een zogeheten zwartegatster.

De ontdekking, gepubliceerd in Nature, is gedaan met de James Webb-ruimtetelescoop. De telescoop legde het helderrode object vast in een periode waarin het heelal nog maar enkele honderden miljoenen jaren oud was. Het lijkt te bestaan uit een centraal zwart gat, omgeven door een enorme, dichte gasmantel. De energie is daardoor niet afkomstig van kernfusie, zoals bij gewone sterren, maar van het zwarte gat zelf.

Hoofdauteur Rohan Naidu: “We denken dat er een centraal zwart gat zit dat 100.000 keer zo zwaar is als de zon. Daaromheen bevindt zich een zeer uitgestrekte gasmantel die eruitziet als een ster ter grootte van het zonnestelsel. Het is enorm.”

De ontdekking kan bovendien een verklaring bieden voor de mysterieuze kleine rode stippen die op vrijwel alle diepe opnamen van de James Webb-telescoop opduiken. “Deze kleine rode stippen lijken overal in het vroege heelal voor te komen, maar verdwijnen tegen de huidige tijd bijna volledig”, zegt Naidu. “Wat deze objecten precies zijn, is een van de meest bediscussieerde onderwerpen uit het James Webb-tijdperk.”

Op zoek naar vroege sterrenstelsels

De astronomen zochten niet bewust naar een zwartegatster. Het team gebruikte de James Webb-telescoop om de vroegste sterrenstelsels op te sporen in een onderzoeksprogramma met de naam Mirage or Miracle (MoM). “Er is al enige tijd een raadsel rond veel heldere oude sterrenstelsels”, zegt Naidu. “Wat we ontdekten, is dat iets wat eruitziet als een uitzonderlijk helder vroeg sterrenstelsel, oftewel een ‘miracle’, in sommige gevallen eigenlijk een ‘mirage’ kan zijn.” Het lijkt op een sterrenstelsel, maar het is in werkelijkheid iets anders.

Tijdens die zoektocht viel één object direct op: een uitzonderlijk heldere, rode stip. Rood licht wordt vaak veroorzaakt doordat stof het licht onderweg rood kleurt. Toch paste dat hier niet bij de metingen. “Wanneer we iets zien dat erg rood is in het heelal, gaan we er vaak van uit dat het is omgeven door stof, zoals roet of as”, zegt onderzoeker Robert Simcoe. “Net zoals de rook van de bosbranden in Canada de lucht boven Boston onlangs felrood kleurde, kunnen astronomische objecten roder lijken dan hun werkelijke kleur wanneer je ze door een sluier van stof bekijkt.”

Het object vertoonde bovendien een uitzonderlijk sterke Balmer-break: een abrupte afname van licht op bepaalde golflengten die normaal wordt gezien bij sterren met een dichte gasatmosfeer. “De breuk die we bij dit object hebben waargenomen, is de diepste die we ooit bij enig object hebben gezien, waardoor gewone sterren als bron zijn uitgesloten”, zegt Naidu. “Maar daardoor vroegen we ons af of we misschien een nieuw soort sterrenatmosfeer zagen, zij het op een spectaculaire schaal.” Opvallend was ook dat het licht vrijwel uitsluitend sporen van waterstof en helium bevatte.

Een nieuwe klasse objecten?

Met computersimulaties testte het team verschillende verklaringen. Een extreem dichte waterstofmantel bleek de bijzondere lichtsignatuur goed te verklaren, maar niet de enorme helderheid. “Je hebt iets dat een beetje op een ster lijkt, maar 100 miljard keer helderder is”, zegt Naidu. “Dat betekent dat kernfusie onmogelijk de energiebron kan zijn, terwijl dat het proces is dat alle sterren die we kennen aandrijft.” Een actief zwart gat kan die hoeveelheid energie wél produceren. Simulaties waarin een zwart gat werd gecombineerd met een enorme waterstofmantel kwamen het beste overeen met de waarnemingen.

Het object kreeg de naam MoM-BH*-1. Mogelijk is het de eerste vertegenwoordiger van een geheel nieuwe klasse kosmische objecten. De minder heldere rode stippen die JWST op andere plekken in het vroege heelal ziet, zouden eveneens zwartegatsterren kunnen zijn. “Elke kleine rode stip is in overeenstemming met een zwartegatster, ingebed in een gewoon vroeg sterrenstelsel”, zegt Naidu. “Maar wat MoM-BH*-1 bijzonder maakt, is dat de zwartegatster zijn omringende gaststelsel vrijwel volledig overstraalt, waardoor we puur het licht van de zwartegatster zien.”

Wil je niets van Scientias missen? Voeg Scientias toe als voorkeursbron op Google dan zie je al onze verhalen!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: