Het gepolariseerde licht van het superzware zwarte gat Sgr A*. Credit: European Southern Observatory / Creative Commons 4.0.
Normaal gesproken doen zwarte gaten er miljarden jaren over om uit te groeien tot het formaat dat we in de centra van sterrenstelsels zien, miljoenen tot miljarden keren zo zwaar als de zon. Maar met de Webb ruimtetelescoop zijn sterrenstelsels in het vroege heelal gezien die toen al superzware zwarte gaten hadden en die nog maar een paar honderd miljoen jaar na de oerknal erg groot waren. Hoe kan dat? Sterrenkundigen van de Universiteit van Californië in Los Angeles (UCLA) hebben ontdekt dat wanneer donkere materie vervalt, de fotonen die het uitzendt het waterstofgas heet genoeg houden zodat de zwaartekracht het in gigantische wolken kan samentrekken en die wolken uiteindelijk kunnen condenseren tot een superzwaar zwart gat. Dit wijst er tevens op dát donkere materie in staat is om te vervallen tot fotonen.
Foto van quasar J0148 gemaakt met Webb. De zoom boven laat het zwarte gat zien, onder het sterrenstelsel. Credit: MIT/NASA
Met Webb zijn sterrenstelsels gevonden met een centraal zwart gat van een miljard zonsmassa, die al bestonden toen het heelal een half miljard jaar oud was. Grote wolken van waterstofgas kunnen in theorie in één keer ineenklappen tot gigantisch zware zwarte gaten, maar als het gas te koud is krijg je alleen veel kleine zwarte gaten, in plaats van één heel groot zwart gat. Er moet iets zijn om te voorkomen dat het gas te snel afkoelt. Zolang de temperatuur hoog genoeg blijft kan de druk van het gas afnemen en wordt voorkomen dat er veel kleine zwarte gaten ontstaan. na veel berekeningen kwamen de sterrenkundigen er achter dat straling (lees: fotonen) die temperatuur hoog genoeg kunnen houden. Maar waar komt die straling dan vandaan? Daar komt donkere materie in beeld, want in theorie zouden de deeltjes waaruit donkere materie bestaat langzaam kunnen vervallen in fotonen. Die fotonen zouden moleculair waterstof kunnen afbreken en door het hooghouden van de temperatuur van het gas voorkomen dat dit plaatselijk condenseert tot kleine zwarte gaten. De berekeningen laten zien dat al een gering verval van donkere materie in fotonen genoeg is om dit te realiseren.
Direct-collapse supermassive black holes from relic particle decay. (replaced) Yifan Lu et. al. https://t.co/r2ntIULqbw pic.twitter.com/Y4zWigND0R
— AstroArxiv (@AstroArxiv) August 30, 2024
Meer hierover is te lezen in het vakartikel van Yifan Lu, Zachary S. C. Picker, Alexander Kusenko. Direct Collapse Supermassive Black Holes from Relic Particle Decay. Physical Review Letters, 2024; 133 (9)
Bron: UCLA.
Speak Your Mind