Het vraagstuk van de vorming van de eerste quasars in het heelal, waar wetenschappers al bijna twintig jaar meer worstelen, is mogelijk opgelost.
Een onderzoeksteam onder leiding van Daniel Whalen van de Universiteit van Portsmouth heeft aan de hand van computersimulaties vastgesteld dat de eerste quasars zijn ontstaan in kolossale turbulente gasreservoirs die in het vroege heelal hebben bestaan (Nature).
Een quasar is de extreem heldere, actieve kern van een sterrenstelsel. Het object ontleent zijn energie aan een zwart gat van miljoenen tot miljarden zonsmassa’s, dat omgeven is door een schijf van gas.
Gas dat vanuit deze zogeheten accretieschijf naar het zwarte gat valt, wordt door wrijving enorm heet en zendt daardoor energierijke straling uit die tot op miljarden lichtjaren waarneembaar is.
In de centra van bijna alle grote sterrenstelsels die het ‘nabije’ heelal bevolken zijn van deze superzware zwarte gaten te vinden.
Lang is gedacht dat deze kolossen zijn ontstaan uit zware sterren die geen brandstof meer hadden en onder hun eigen gewicht zijn ineengestort.
De geleidelijke aantrekking van materie – in de vorm van sterren, gaswolken en kleinere zwarte gaten – zou voor verdere aangroei hebben gezorgd.
De afgelopen twintig jaar hebben astronomen echter ook enkele honderden verre quasars ontdekt die al minder dan een miljard jaar na de oerknal moeten zijn ontstaan.
En niemand begreep hoe die zo snel zijn gegroeid. Vroege computersimulaties lieten zien dat deze quasars konden zijn ontstaan op de knooppunten van krachtige koude gasstromen die deel uitmaakten van het zogeheten kosmische web.
Maar voorwaarde was wel dat het zwarte gat bij zijn geboorte al 100.000 zonsmassa’s zwaar moest zijn geweest, uitzonderlijk veel zwaarder dan normale stellaire zwarte gaten.
De computersimulaties van Whalen en zijn collega’s geven aan dat dit niet onmogelijk is. Ze laten zien dat de koude, dichte gasstromen die in staat waren om in slechts een paar miljoen jaar een zwart gat van een miljard zonsmassa’s te laten ‘groeien’, hun eigen superzware sterren creëerden.
De koude stromen veroorzaakten turbulentie in het omringende gas die verhinderde dat zich normale sterren konden vormen, totdat de gaswolk zoveel massa had dat hij onder zijn eigen gewicht ineenstortte en twee reusachtige sterren vormde: één van 30.000 zonsmassa’s en één van 40.000 zonsmassa’s.
De eerste quasars lijken dus te zijn voortgekomen uit oerwolken die hun eigen massarijke ‘zaden’ vormden.
Volgens Whalen verklaart dit resultaat niet alleen de oorsprong van de eerste quasars, maar ook hun demografie: hun (betrekkelijk geringe) aantallen in vroege tijden. (EE)
(Image Credit: Universiteit van Portsmouth)
