Astronomen hebben voor het eerst definitief een superzwaar zwart gat waargenomen dat uit zijn sterrenstelsel is uitgestoten en zich met een verbazingwekkende snelheid van 2,2 miljoen mijl per uur (1.000 kilometer per seconde) voortbeweegt. De ontdekking, gedaan met behulp van de James Webb Space Telescope (JWST), bevestigt een voorheen theoretisch fenomeen: zwarte gaten kunnen met geweld uit de zwaartekrachtsklauwen van hun gaststelsels worden verdreven. Dit uitgeworpen zwarte gat, met een massa die tien miljoen keer zo groot is als die van onze zon, raast door het ‘Kosmische Uil’-paar sterrenstelsels en laat een zichtbaar spoor van verstoorde materie achter.
De eerste bevestigde ontsnapping
Het op hol geslagen zwarte gat werd voor het eerst geïdentificeerd met behulp van de Hubble-ruimtetelescoop in 2023. De sleutel was een eigenaardige lichtstreep die door geen enkel bekend mechanisme kon worden verklaard… tot nu toe. JWST-waarnemingen hebben aangetoond dat deze streak feitelijk een schokgolf is die wordt veroorzaakt door de extreme snelheid van het zwarte gat. Het duwt een ‘boogschok’ van materie ter grootte van een melkwegstelsel voor zich uit, terwijl het tegelijkertijd een 200.000 lichtjaar lange staart achter zich aan sleept, waar gas zich ophoopt en stervorming veroorzaakt.
“De krachten die nodig zijn om zo’n enorm zwart gat te verjagen zijn enorm, maar toch werd voorspeld dat dergelijke ontsnappingen zouden plaatsvinden”, zegt Pieter van Dokkum van Yale University, de teamleider. Dit zwarte gat bevindt zich momenteel op een afstand van 230.000 lichtjaar van zijn oorspronkelijke thuisstelsel.
Hoe worden zwarte gaten weglopers?
De meest waarschijnlijke verklaring is dat het zwarte gat werd uitgeworpen tijdens een galactische botsing. Wanneer twee sterrenstelsels samensmelten, zullen hun centrale superzware zwarte gaten uiteindelijk naar elkaar toe draaien. Er zijn twee belangrijke manieren waarop dit tot een uitwerping kan leiden:
- Zwart gatfusie: De twee zwarte gaten botsen, waardoor intense zwaartekrachtgolven vrijkomen die het resulterende gecombineerde zwarte gat een enorme ‘kick’ geven. Deze trap kan sterk genoeg zijn om hem volledig uit te werpen.
- Drielichameninteractie: Als een van de sterrenstelsels al een binair zwart gat-systeem bevat, destabiliseert het binnenkomende zwarte gat van het andere sterrenstelsel het systeem. Eén van de drie zwarte gaten wordt vervolgens met geweld uitgeworpen.
Het team gelooft dat het eerste scenario – een fusie gevolgd door een krachtige trap – de meest waarschijnlijke oorzaak is voor deze specifieke wegloper.
De schokgolf en stervorming
De extreme snelheid van het zwarte gat comprimeert het omringende gas tot een schokgolf, waardoor in zijn kielzog stervorming ontstaat. Dit proces creëert een spoor van nieuwe sterren, met een gecombineerde massa die ongeveer 100 miljoen keer groter is dan die van onze zon. De ontdekking onthult een geheel nieuw mechanisme voor stervorming: sterren worden geboren in wat een lege ruimte lijkt, ver van welk sterrenstelsel dan ook.
Wat dit betekent voor de toekomst
Galactische fusies komen vaak voor, wat betekent dat op hol geslagen superzware zwarte gaten ook wijdverspreid kunnen zijn. Deze ontdekking opent de deur naar het vinden van meer van deze malafide objecten, die aanzienlijke gevolgen kunnen hebben voor andere sterrenstelsels die ze tegenkomen. Een botsing met een ander sterrenstelsel zou resulteren in een spectaculaire schokgolf, waarbij gas wordt samengedrukt en op grote schaal nieuwe sterren ontstaan.
Gelukkig bevindt de Kosmische Uil zich op een afstand van 9 miljard lichtjaar te ver weg om enige bedreiging voor ons eigen sterrenstelsel te vormen. Het team is nu van plan toekomstige telescopen zoals de Romeinse ruimtetelescoop en Euclid te gebruiken om te zoeken naar nog meer op hol geslagen zwarte gaten.
“Alles aan dit onderzoek verraste mij… het bevestigen ervan met JWST was gewoon ongelooflijk”, zegt van Dokkum. De ontdekking bevestigt dat ontsnappingen van zwarte gaten, ooit theoretisch, een reëel fenomeen in het universum zijn en ons begrip van de galactische evolutie opnieuw vormgeven.
