Zeer waarschijnlijk is het laatste beeld dat in je opkomt als je aan zwarte gaten denkt, dat ze moeten worden gekoesterd, vertroeteld en beschermd als ze jong zijn. Maar nieuw onderzoek onthult de eerste grote zwarte gaten in het universum die waarschijnlijk zijn gevormd en diep in gigantische, sterachtige cocons zijn gegroeid die hun krachtige röntgenstraling hebben verstikt en voorkomen dat omringende gassen worden weggeblazen.
"Tot voor kort dachten velen dat superzware zwarte gaten zijn ontstaan door het samenvoegen van talloze kleine zwarte gaten in het universum", zegt Mitchell Begelman van de University of Colorado-Boulder. "Dit nieuwe model van de ontwikkeling van zwarte gaten wijst op een mogelijke alternatieve route naar hun vorming."
Gewone zwarte gaten zijn vermoedelijk overblijfselen van sterren die iets groter zijn dan onze zon, die hun brandstof verbruikte en stierf.
Maar de eerste grote zwarte gaten zijn waarschijnlijk ontstaan uit zeer grote sterren die zich vroeg in het heelal hebben gevormd, waarschijnlijk binnen de eerste paar honderd miljoen jaar na de oerknal. Het unieke proces dat deze grote sterren zwarte gaten worden, omvat de vorming van een beschermende cocon, gemaakt van gas.
"Wat hier nieuw is, is dat we denken dat we een nieuw mechanisme hebben gevonden om deze gigantische superzware sterren te vormen, wat ons een nieuwe manier geeft om te begrijpen hoe grote zwarte gaten relatief snel gevormd kunnen zijn", zei Begelman.
Deze vroege superzware sterren zouden enorm groot zijn geworden - maar liefst tientallen miljoenen keren de massa van onze zon - en zouden van korte duur zijn geweest, met een kern die in slechts een paar miljoen jaar zou zijn ingestort.
De belangrijkste vereiste voor de vorming van superzware sterren is de accumulatie van materie met een snelheid van ongeveer één zonnemassa per jaar, zei Begelman. Vanwege de enorme hoeveelheid materie die door superzware sterren wordt verbruikt, zijn de daaropvolgende zaadzwarte gaten die zich in hun centra vormden mogelijk veel groter begonnen dan gewone zwarte gaten.
Begelman zei dat de waterstofverbrandende superzware sterren gestabiliseerd zouden moeten zijn door hun eigen rotatie of een andere vorm van energie zoals magnetische velden of turbulentie om de snelle groei van zwarte gaten in hun centra te vergemakkelijken.
Nadat de zaadzwarte gaten waren gevormd, kwam het proces in de tweede fase, die Begelman de 'quasistar'-fase heeft genoemd. In deze fase groeiden zwarte gaten snel door materie te slikken uit de opgeblazen omhulling van gas eromheen, die uiteindelijk opgeblazen werd tot een grootte zo groot als het zonnestelsel van de aarde en tegelijkertijd afkoelde, zei hij.
Toen quasistars eenmaal tot een bepaald punt waren afgekoeld, begon de straling met zo'n hoge snelheid te ontsnappen dat de gasomhulling zich verspreidde en zwarte gaten tot wel 10.000 keer of meer de massa van de aardse zon achterliet. Met zo'n grote voorsprong op gewone zwarte gaten, hadden ze miljoenen of miljarden keren de massa van de zon kunnen uitgroeien tot superzware zwarte gaten, hetzij door gas van omringende sterrenstelsels op te slokken of door samen te smelten met andere zwarte gaten in extreem gewelddadige galactische botsingen.
Begelman zei dat grote zwarte gaten gevormd uit vroege superzware sterren een enorme impact hadden kunnen hebben op de evolutie van het universum, inclusief de vorming van sterrenstelsels, en mogelijk quasars zouden gaan produceren - de zeer heldere, energetische centra van verre sterrenstelsels die een biljoen keer helderder kunnen zijn dan onze zon.
Het artikel van Begelman wordt gepubliceerd in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Bron: EurekAlert
