Een van de pregnante vragen over de oertijd van het heelal is het ontstaan van superzware zwarte gaten (met heel veel zonsmassa’s) in de eerste paar honderd miljoen jaar. In die tijd bestond het gas eigenlijk alleen nog uit waterstof en wat helium. Zwaardere elementen waren er nauwelijk, want die moesten nog in sterrenkernen worden geproduceerd.
De oeroude zwarte gaten zijn er. Dat is zeker, want ze zijn waargenomen. Maar zwarte gaten ontstaan door instortende sterren aan het eind van hun leven – hoe kunnen ze er dan zo vroeg in het heelal geweest zijn?
De levensduur van sterren hangt erg af van de massa. Onze zon leeft ca 8 miljard jaar en is nu halverwege. Bovendien komt er aan het eind geen supernova en dus ook geen zwart gat – zulke sterren kunnen dus onmogelijk zo vroeg zwarte gaten hebben geproduceerd. Kleinere sterren leven (veel) langer en worden geen zwart gat – ook nutteloos. Grotere en hetere sterren leven juist korter en kunnen bij hoge massa na een explosie tot een zwart gat ineenvallen. Maar zulke korte leeftijden voor sterren, en dan ook nog zo massaal? Er zijn behooorlijk veel superzware zwarte gaten en die moeten allemaal ergens vandaag komen. Als er zoveel sterren zó snel supernova zijn gegaan, dan moeten ze bizar zwaar zijn geweest en bovendien massaal zijn voorgekomen.
De opdracht voor de zoektocht is/ was dus: waar zijn de sterren die voor onze superzware zwarte gaten verantwoordelijk zijn? Op dit moment zijn zulke sterren er in ieder geval niet meer. De omstandigheden zijn trouwens niet meer vergelijkbaar: op dit moment zijn de gaswolken waaruit sterren ontstaan kleiner, onrustiger, en ‘vervuild’ met zware elementen.
We zoeken dus maar de allereerste sterren. We moeten ver in het verleden kijken en dus heel ver weg. Hoe zijn ze ontstaan? Hoe verliep hun leven?
De James Webb Spece Telescope kan dieper, verder en dus ouder kijken dan al onze andere telescopen en ja: de noodzakelijke ‘monstersterren’ zijn nu eindelijk waargenomen. Massa’s van 10.000 keer (!) onze zon en meer. Door die massa leven ze heel snel en gaan ze ook snel dood: in minder dan een miljoen jaar zijn ze opgebrand! Daarna volgt een explosief einde, inclusief instorting tot zwart gat met dus heel veel zonsmassa’s. 10.000 is nog niet genoeg, dus het idee is dat de gevormde zwarte gaten daarna zijn gegroeid door fusies met elkaar (die samensmeltingen zijn inmiddels ook gemeten door middel van gravitatiegolven) en het opvreten van omliggende massa.
Verder onderzoek is nodig. De James Webb zoekt, en ook gravitatiegolven kunnen ons wijzer maken! In de eerste miljard jaren is er heel veel gebeurd en we leren er steeds meer over. We zoeken verder en komen er ongetwijfeld op terug!
Wettum.org 