De ruimtetelescoop James Webb heeft de afgelopen jaren heel wat vreemde rode objecten ontdekt in het verre heelal. Niemand wist precies wat ze waren. Nu denken wetenschappers het raadsel misschien te hebben opgelost.

Sinds de James Webb in 2022 zijn eerste beelden naar de aarde stuurde, vonden astronomen steeds meer compacte, roodgekleurde objecten in het vroege heelal. Ze kregen de bijnaam ‘little red dots’, ofwel kleine rode stipjes.

Sommige onderzoekers dachten dat het superzware zwarte gaten waren die materie naar binnen slurpen. Anderen hielden het op gebieden met extreem heftige stervorming. Beide verklaringen hadden echter problemen: als het zwarte gaten waren, leken ze onmogelijk groot voor hun leeftijd. En ze zonden nauwelijks röntgenstraling of radiogolven uit, terwijl actieve zwarte gaten dat normaal wel doen.

De oplossing: een cocon van elektronen

Astronomen van onder meer de Universiteit van Manchester en het Cosmic Dawn Center in Kopenhagen hebben een nieuwe theorie bedacht, nadat ze iets opvallends zagen aan het licht dat deze objecten uitstralen. Het licht van waterstofatomen in deze objecten is namelijk ‘verbreed’, ofwel uitgerekt over een groter kleurenbereik dan normaal. Wetenschappers namen eerder aan dat dit kwam doordat gas met enorme snelheden rond een zwaar zwart gat draait. Hoe breder het licht, hoe zwaarder het zwarte gat.

Maar volgens deze nieuwe theorie heeft deze verbreding een andere oorzaak. Het licht zou botsen tegen vrije elektronen in een extreem dichte gaswolk rondom het zwarte gat. Bij elke botsing krijgt het licht een klein duwtje. Daardoor raakt het uiteindelijk ‘uitgesmeerd’. Dit proces heet elektronenverstrooiing.

Honderd keer lichter dan gedacht

Dit inzicht verandert alles. Als de verbreding niet door beweging komt maar door botsingen, dan zijn de zwarte gaten veel lichter dan wetenschappers dachten. De auteurs van deze studie schatten dat ze tussen de honderdduizend en tien miljoen keer zo zwaar zijn als onze zon. Dat is ongeveer honderd keer minder dan eerdere schattingen.

Daarmee zijn dit de lichtste zwarte gaten die ooit op zulke grote afstanden zijn waargenomen. Het gaat in dat geval waarschijnlijk om jonge exemplaren die nog volop aan het groeien zijn.

Een dikke deken die alles verklaart

De dichte gaswolk rondom deze zwarte gaten verklaart waarom ze zo weinig röntgenstraling en radiogolven uitzenden. Het gas werkt als een soort deken die veel van die straling absorbeert voordat het ons kan bereiken.

De gaswolk verklaart ook het typische V-vormige kleurenspectrum van deze objecten: blauwer aan de ene kant, roder aan de andere. Het gas verwerkt namelijk bijna al het energierijke ultraviolette licht van het zwarte gat en zendt het opnieuw uit in andere kleuren.

Babyfoto’s van zwarte gaten

De onderzoekers denken dat we hier kijken naar zwarte gaten in een bijzondere levensfase. Ze bevinden zich nog in hun ‘cocon’. Met andere woorden: een stadium waarin ze snel groeien door gas naar binnen te zuigen. Het is een beetje alsof we babyfoto’s hebben gevonden van objecten die later uitgroeien tot quasars, de felste objecten in het heelal.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook ‘Onmogelijke ontdekking’ van James Webb misschien toch niet zo bijzonder: vroege sterrenstelsels blijken kleiner dan gedacht en Wat drie jaar James Webb ons heeft geleerd over het heelal. Of lees dit artikel: NEOWISE’s laatste blik op de kosmos.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: !