Webb-ruimtetelescoop bevestigt ontsnapping van superzwaar zwart gat

Voor het eerst hebben astronomen het bestaan bevestigd van een superzwaar zwart gat, met minstens tien miljoen keer zoveel massa als onze zon, dat op de een of andere manier met verbluffende snelheid uit zijn sterrenstelsel is weggeslingerd. 

Het zwarte gat, met de aanduiding RBH-1, werd in 2023 voor het eerst opgemerkt door een team onder leiding van Pieter van Dokkum van de Yale-universiteit. Het kolossale object op een afstand van ongeveer 7,5 miljard lichtjaar scheerde door de ruimte met een enorme boeggolf voor zich en een tweehonderdduizend lichtjaar lang spoor van stervorming achter zich. Bijna onvoorstelbaar, zo leek het. 

Vervolgwaarnemingen met de Webb-ruimtetelescoop door Van Dokkum en collega’s hebben de ontdekking nu bevestigd. RBH-1 raast inderdaad door het buitengebied van zijn sterrenstelsel en is op weg naar de intergalactische ruimte. Zijn ontdekkers denken dat RBH-1 de ruimte in is geslingerd na een fusie waarbij drie superzware zwarte gaten betrokken waren. 

Superzware zwarte gaten zoeken elkaar vaak op. Ze fungeren als een soort ‘groeikernen’ voor sterrenstelsels, waarbij hun evolutie wordt bepaald door de zwaartekracht. Dat betekent echter niet dat zo’n kolos onwrikbaar op zijn plek blijft. Theoretisch kan een voldoende grote verstoring het zwarte gat losmaken van zijn moederstelsel en de ruimte in slingeren, slechts vergezeld door het weinige materiaal in zijn directe omgeving dat hij zijn greep weet te houden. 

Astronomen hebben in de loop van de tijd volop bewijs verzameld voor dit mechanisme, waaronder diverse superzware zwarte gaten die uit de kern van hun sterrenstelsels zijn geslingerd, een sterrenstelsel met een tweede superzwaar zwart gat aan zijn rand, en zelfs een sterrenstelsel dat zijn superzware zwarte gat lijkt te zijn kwijtgeraakt. Computersimulaties suggereren ook dat er vrij veel losgeslagen superzware zwarte gaten moeten zijn die zich in de duisternis van de intergalactische ruimte verschuilen. 

Om te bevestigen of RBH-1 inderdaad is wat het leek te zijn, gebruikten Van Dokkum en zijn collega’s de Webb-ruimtetelescoop om de snelheidsverdeling in kaart te brengen over de boeggolf aan de voorkant van het zwarte gat, terwijl dit zich een weg baant door het ijle gas en stof in het sterrenstelsel waar het deel van uitmaakt. 

Daarbij is vastgesteld dat de complete structuur – boeggolf, zwart gat en de ‘staart’ van stervorming daarachter – enigszins naar ons toe gekanteld is. Door deze toevallige oriëntatie konden de onderzoekers het licht van het door de schok verwarmde gas in de boeggolf meten. 

Uit de metingen blijkt dat er een groot verschil in snelheid bestaat tussen voor- en achterkant van de boeggolf: het materiaal aan de achterkant beweegt zeshonderd kilometer per seconde sneller dan het materiaal aan de voorkant.

Volgens de onderzoekers kan deze globale structuur alleen zijn veroorzaakt door een enorm object dat met een snelheid van iets minder dan duizend kilometer per seconde voortraast. De oorzaak van de ontsnapping was waarschijnlijk een interactie tussen drie superzware zwarte gaten die door een fusie van sterrenstelsels bij elkaar zijn gebracht.

Toen deze zwarte gaten samensmolten tot één superzwaar zwart gat, zou RBH-1 een flinke zwieper mee hebben gekregen die hem de interstellaire ruimte in stuurt. (EE)