Het vroege universum bleek voller met 'normale' supermassieve zwarte gaten dan we dachten. Dat concludeert een team van astronomen, onder wie Junyao Li, Yue Shen en Ming-Yang Zhuang, in een studie gepubliceerd op arxiv.org.
De vondst gaat tegen een hardnekkig beeld. Eerdere studies vonden vooral extreme gevallen: zwarte gaten die veel te zwaar waren voor hun sterrenstelsel. Nu blijkt dat er in de kindertijd van het universum ook gewoon zwarte gaten waren — met precies de verhouding die we vandaag nog zien.
🧠 Even simpel uitgelegd
Elk groot sterrenstelsel heeft in het midden een supermassief zwart gat. Vraag is: hoe verhoudt de massa van dat gat zich tot de massa van alle sterren eromheen? Soms is het gat 'overmassief' — veel te zwaar voor zijn stelsel. Deze studie vond juist gaten die zich netjes aan de norm houden, net als in het huidige universum. Het team keek daarvoor naar verre sterrenstelsels: hoe verder weg, hoe verder we terugkijken in de tijd.
Waarom zagen we ze eerder niet?
Het probleem was selectiebias. Telescopen vingen vooral de felste lichtbronnen. Daardoor zagen eerdere onderzoeken vooral overmassieve zwarte gaten in kleinere stelsels — en ontstond een vertekend beeld van hoe zwarte gaten en sterrenstelsels samen groeien.
Het team corrigeerde dat met een systematische zoektocht. Ze gebruikten diepe beelden en spectroscopische data van de James Webb Space Telescope (JWST) en richtten zich op 117 massieve sterrenstelsels waarvan de afstand spectroscopisch bevestigd was, op een roodverschuiving van ongeveer $z\sim3-5$.
Twintig zwarte gaten, één opvallende trend
De zoektocht leverde 20 actieve galactische kernen op met een matige lichtsterkte. De gemiddelde verhouding tussen de massa van het zwarte gat en de stellaire massa van het stelsel ($M_{\rm BH}/M_\star$) kwam uit op ongeveer 0,1%. Dat is precies wat we tegenwoordig in het nabije universum zien.
Rekenen de onderzoekers die verhoudingen terug naar een tijdstip rond $z\sim6$, dan bestond er al binnen het eerste miljard jaar na de oerknal een aanzienlijke populatie van deze 'normale' zwarte gaten. Tot nu toe bleef die grotendeels onzichtbaar voor bestaande surveys.
Rustende stelsels zonder overmassief gat
De ontdekking verandert ook hoe we denken over massieve sterrenstelsels. De massaverhoudingen bleken gelijk in stelsels die nog druk sterren vormden én in zogenaamde 'quiescent' (rustende) stelsels.
Dat is opvallend. Volgens gangbare theorieën ging de vorming van massieve, rustende sterrenstelsels eigenlijk altijd gepaard met een overmassief zwart gat. De nieuwe data laten zien: dat hoeft niet.
Meerdere groeipaden
Samen met eerdere vondsten van overmassieve zwarte gaten ontstaat een nieuw beeld: in het vroege universum bestonden meerdere paden voor de vorming en groei van supermassieve zwarte gaten. Normale én overmassieve exemplaren leefden naast elkaar in dezelfde kosmische periode. De co-evolutie van zwarte gaten en sterrenstelsels is dus complexer dan gedacht.
Het volledige onderzoek is beschikbaar via arxiv.org en telt 14 pagina's en 6 figuren over de wisselwerking tussen accreterende zwarte gaten en sterformatie door de kosmische tijd heen. De term 'prevalent' uit de studie — wijdverspreid voorkomend — blijkt hier op zijn plaats, zoals ook de cambridge.org definieert.