Het lijkt hierboven misschien op de gloeiende zon of een superster, maar het is in werkelijkheid iets heel anders. Voor het eerst is er bewijs dat het waarschijnlijk om een geheel nieuw kosmisch object gaat: zogeheten zwartegatsterren of "quasisterren". De ontdekking brengt wetenschappers een stap dichter bij het begrijpen van het ontstaan van zwarte gaten die in elk sterrenstelsel voorkomen.
Onderzoekers kwamen de "quasisterren" op het spoor door de James Webb-ruimtelescoop, de grootste en krachtigste ruimtetelescoop ooit. De verrekijker nam sinds 2022 duizend mysterieuze 'little red dots' waar: piepkleine rode lichtpuntjes diep in het heelal, op ongeveer 12 miljard lichtjaar afstand van de aarde.
Aanvankelijk dachten sterrenkundigen dat de rode bolletjes ultradichte, extreem massieve sterrenstelsels, reuzensterren of enorme zwarte gaten waren die materie opslokken en grote hoeveelheden licht uitstralen. Maar nieuw onderzoek geleid door het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg heeft "sterke aanwijzingen" gevonden voor een nieuw soort hemelobject in ons vroege heelal: een zwartegatster.
Deze reusachtige gasbollen lijken op sterren, maar zijn dat niet. Ze missen een belangrijk kenmerk van een ster: er vindt geen kernfusie plaats, de reden dat onze zon en andere sterren licht en warmte uitstralen.
Opslokken
Die extreme helderheid van sterren komt grotendeels doordat in het centrum van de rode bol een zwaar zwart gat schuilgaat dat materie opslokt. Tijdens dat proces wordt een deel van die materie omgezet in energie. Dat gegeven is bijzonder, omdat het kan helpen verklaren hoe superzware zwarte gaten in het vroege heelal zo snel konden groeien - een vraag die wetenschappers al lange tijd bezighoudt.
Wat is een zwart gat?
Een zwart gat is een object in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets eruit kan ontsnappen, zelfs geen licht. Een zwart gat ontstaat doorgaans als een zware ster aan het einde van zijn leven komt en explodeert als supernova.
Na de explosie kan een klein, zwaar lichaam overblijven. Nadat zo'n zwart gat is gevormd, kan het toenemen in grootte door materie uit de omgeving op te nemen. Het is dus niet letterlijk een gat. Omdat er geen licht of andere informatie uit een zwart gat kan ontsnappen, is onbekend wat zich 'in' een zwart gat afspeelt.
Het nu onderzochte lichtpuntje verschilt op één punt van andere rode stippen: het straalt uitzonderlijk veel rood licht uit, maar bijna geen uv- of blauw licht. Normaal verloopt de lichtsterkte per kleur geleidelijk. Onderzoekers spreken daarom van "een opmerkelijke robijn" of The Cliff. Dat is een verwijzing naar de extreem scherpe overgang in het lichtspectrum, die doet denken aan een ravijn of een klif.
Een vergelijking met bestaande sterren en sterrenstelsels leverde niets op: de eigenschappen van The Cliff weken te veel af. Dat bracht de onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Astronomie tot de conclusie dat er een nieuw model nodig is om deze mysterieuze rode ster te verklaren.
"Daar is nu redelijk consensus over, hoewel er nog veel uitgezocht moet worden", zegt de Nederlandse Anna de Graaff, die het onderzoek leidde. "We weten bijvoorbeeld niet precies hoeveel The Cliff weegt en wat de precieze structuur is. "Het gaat om zeker miljoenen zonsmassa's, maar of het er één of tien miljoen zijn, is nog niet helemaal duidelijk."
Doorbraak
Peter Jonker, hoogleraar sterrenkunde aan de Radboud Universiteit en zelf niet betrokken bij het onderzoek, spreekt van "een doorbraak". De ontdekking brengt wetenschappers een stap dichter bij het begrijpen van het ontstaan en de groei van superzware zwarte gaten.
Met het onderzoek wordt voor het eerst sterk bewijs geleverd dat een superzwaar zwart gat met zeer hoge snelheid grote hoeveelheden materie kan opslokken, zegt Jonker. "Eerder waren er wel ideeën die dit suggereerden, maar nu is er concreet bewijs." Het onderzoek laat zien dat zwartegatsterren wellicht het voorstadium waren van een superzwaar zwart gat.
Vragen zijn er ook nog volop, vult Jonker aan. "We weten dat het superzware zwarte gat dat we in onze Melkweg vinden, in het vroege heelal is gegroeid. Maar we weten nog te weinig over hoe superzware zwarte gaten ontstaan en welke invloed ze hebben op het sterrenstelsel waarin ze zich bevinden. Dit lijkt een stap in de goede richting."
De volgende stap in het onderzoek is het analyseren van grote aantallen van deze 'kleine rode stippen', zegt De Graaff. "Dan kun je duidelijker laten zien wat hun structuur is, wat hun massa is, hoe snel ze groeien en hoe belangrijk deze fase is in de groei van zwarte gaten."
In 2022 onthulde NASA de eerste kleurenafbeelding van het universum, gemaakt met de James Webb-telescoop. Het beeld biedt het "diepste" kijkje in het heelal ooit: