James Webb-telescoop bevestigt bestaan van superzware ontsnapte zwart gat

Astronomen hebben nu officieel het bestaan van het eerste superzware zwarte gat bevestigd dat zijn thuisstelsel heeft verlaten. Deze baanbrekende observatie werd mogelijk gemaakt door data verzameld door de James Webb Space Telescope (JWST). De bevindingen staven eerdere indicaties die in 2023 al werden gesignaleerd met de Hubble-telescoop, toen een langgerekte, lineaire structuur werd gedetecteerd die wees op de verplaatsing van een object met een enorme massa.

Dit weggestuurde kosmische fenomeen bevindt zich in een stelsel van interagerende ringstelsels, liefkozend de 'Cosmic Owl' genoemd, dat zich op een afstand van ongeveer 9 miljard lichtjaar van de Aarde bevindt. Het zwarte gat zelf heeft een massa die gelijkstaat aan 10 miljoen keer de massa van onze Zon. Het object scheurt met een indrukwekkende snelheid van circa 1000 kilometer per seconde (wat neerkomt op zo’n 2,2 miljoen mijl per uur) door de ruimte. Deze snelheid is meer dan voldoende om de zwaartekracht van zijn oorspronkelijke sterrenstelsel te overwinnen en zich in de intergalactische leegte te begeven.

Het bewijs voor deze supersonische reis wordt geleverd door twee duidelijke kenmerken: een gigantische boogvormige schokgolf (bow-shock) die zich vóór het zwarte gat vormt, en een uitgestrekte, gloeiende gasstaart die zich ongeveer 200.000 lichtjaar (62 kiloparsec) achter het object uitstrekt. De snelheid van de ontsnapping werd nauwkeurig vastgesteld door het meten van de snelheidsgradiënt in het verplaatste gas aan het uiteinde van deze staart. Uit deze metingen bleek een snelheid die ruwweg 3000 keer hoger ligt dan de geluidssnelheid op Aarde. In Turkse bronnen wordt dit object overigens aangeduid als RBH-1, met een geschatte snelheid van ongeveer 954 kilometer per seconde.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Peter van Dokkum van Yale University, heeft deze resultaten geverifieerd met behulp van het NIRSpec-instrument aan boord van de JWST. Dit instrument toonde een scherpe snelheidsverandering van ongeveer 600 kilometer per seconde aan tussen de gebieden direct voor de schokfront en de gebieden erachter. Deze ontdekking is een directe bevestiging van een theoretische voorspelling die al vijftig jaar in de wetenschappelijke literatuur wordt besproken: de gevolgen van de botsing van superzware zwarte gaten. Het mechanisme dat verantwoordelijk wordt gehouden voor de uitstoting van het object is de terugslag van zwaartekrachtgolven (gravitational wave recoil kick), veroorzaakt door een asymmetrische stoot tijdens de fusie van twee superzware zwarte gaten.

Op dit moment heeft het zwarte gat zich al zo’n 230.000 lichtjaar van zijn oorspronkelijke locatie verwijderd. Het wordt verwacht dat het nog miljarden jaren door de intergalactische ruimte zal blijven reizen. De staart die het object achterlaat, creëert schokgolven die het intergalactische gas verwarmen en samenpersen. Dit proces zou de vorming van nieuwe sterren achter het voortsnellende object kunnen stimuleren. Het observeren van deze staart, die mogelijk twee keer de diameter van ons eigen Melkwegstelsel beslaat, biedt astronomen een nieuw observatiekenmerk om in toekomstige missies naar soortgelijke uitgestoten zwarte gaten te zoeken. Het is werkelijk een fascinerend nieuw hoofdstuk in de kosmologie.