Veel LRD's vertonen tekenen van actief groeiende superzware zwarte gaten (AGN's), die in vergelijking met hun gast-sterrenstelsels enorm zwaar lijken. Dit roept een van de centrale raadsels van de moderne astronomie op: hoe konden zulke gigantische zwarte gaten al bestaan toen het heelal nog maar een paar miljard jaar oud was? Het probleem kwam aan het licht met de ontdekking van zeldzame lichtgevende quasars in het verre heelal, maar door hun schaarste was het moeilijk om ze in detail te bestuderen. “De ontdekking van LRD’s brengt hier verandering in”, zegt Pierluigi Rinaldi. “Dankzij de grotere populatie die met behulp van de JWST is ontdekt, kunnen we deze kosmische reuzen voor het eerst statistisch onderzoeken.”
Het team bestudeerde 99 LRD's en ontdekte dat ongeveer 30% ervan niet gewoon puntbronnen zijn (zoals in zichtbaar licht) wanneer ze in het ultraviolet worden waargenomen. In plaats daarvan vertonen ze verstoorde of klonterige structuren. Doordat deze sterrenstelsels zo ver weg staan, wordt hun optische licht uitgerekt, of ‘roodverschoven’, naar langere golflengten, waar Webb’s resolutie niet goed genoeg is om structuren te zien, waardoor ze eruitzien als stippen.
Rinaldi: “Maar hun ultraviolet licht wordt verschoven naar het korte-golflengtekanaal van de JWST, waar de telescoop een veel betere resolutie heeft, en daar zien we plotseling klonten, asymmetrieën en tekenen van interactie. Bovendien detecteren we in de spectra van sommige van deze LRD's direct de vingerafdrukken van actieve zwarte gaten, met gas dat zich met duizenden kilometers per seconde voortbeweegt. Dit toont aan dat ten minste een deel van deze populatie wordt aangedreven door groeiende zwarte gaten, terwijl andere lijken te worden gedomineerd door stervorming, waardoor LRD's een gemengde en diverse familie van bronnen vormen. Dit is een cruciale aanwijzing die suggereert dat fusies en interacties tussen sterrenstelsels de trigger kunnen zijn voor de ‘LRD-fase’.”
Medeauteur Karina Caputi (Kapteyn Instituut, Rijksuniversiteit Groningen) voegt hieraan toe: “Deze bevindingen hebben belangrijke gevolgen. Ze kunnen helpen verklaren waardoor huidige simulaties moeite hebben om LRD's te reproduceren, en ze bieden houvast voor het verbeteren van theoretische modellen, waarin interactie en fusies mogelijk de sleutel zijn om dergelijke bronnen te verklaren.”
Toch lijkt de resterende 70% van de steekproef van LRD’s nog steeds compact. Dit kan te wijten zijn aan hun lage helderheid of aan de huidige beperkingen van de gegevens, die niet allemaal met dezelfde gevoeligheid zijn verzameld. Rinaldi: “Toekomstige ultra-diepe beelden en bijvoorbeeld waarnemingen met zwaartekrachtlenzenclusters zullen van cruciaal belang zijn om het volledige plaatje te ontrafelen.” Rinaldi concludeert: “Onze resultaten plaatsen interacties en fusies van sterrenstelsels centraal in de verklaring voor de ‘LRD-fase’, aangezien dit mogelijk de processen zijn die actieve zwarte gaten in jonge sterrenstelsels activeren. Op deze manier bieden LRD's een nieuw inzicht in de vroegste stadia van de groei van sterrenstelsels en zwarte gaten.”
De astronomen combineerden verschillende technieken: fotometrie om de bronnen te identificeren, spectral energy distribution fitting om de bronnen te karakteriseren, en niet-parametrische morfologische analyse om hun complexiteit in het ultraviolet te bepalen. Spectroscopische gegevens toonden verder aan dat sommige LRD’s een superzwaar zwart gat herbergen. Het onderzoek is uitgevoerd binnen de JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), het grootste diepe surveyprogramma van de JWST.