We dachten dat we de kindertijd van ons universum aardig in kaart hadden. Toen kwam de James Webb-telescoop (JWST) in 2022 met beelden die elke aanname op losse schroeven zette. Onder de meest fascinerende ontdekkingen vielen die zogenaamde ‘kleine rode stipjes’: objecten die miljarden jaren geleden bestonden. Alleen bleken die stipjes iets heel anders dan de verre neven van onze eigen sterrenstelsels te zijn.
Dit is geen nieuws voor de kenners, u weet dat het JWST beelden vastlegt van toen het heelal nog maar een baby was, zo’n 13,8 miljard jaar geleden. Die stipjes wezen op de geboorte van de allereerste sterrenstelsels, kort na de Oerknal. Maar na jaren van intensief meten en prutsen met de data, hebben astronomen nu een verrassende conclusie getrokken.
De mythe van de oeroude sterrenstelsels
De ‘kleine rode stipjes’ werden geschat op een ouderdom van slechts een paar honderd miljoen jaar na de Oerknal. Dit waren de objecten die de bouwstenen voor het huidige universum moesten zijn. Twee populaire theorieën deden de ronde:
- Ze waren extreem dichte sterrenstelsels, bomvol sterren.
- Ze waren de eerste, nog lompe, structuren die door supermassieve zwarte gaten werden aangedreven.
Het probleem? Zoals veel beginnende structuren, misten ze de juiste ingrediënten om echt te functioneren zoals voorspeld. Vooral de dichtheid en de helderheid waren niet in lijn met wat we van vroege sterrenstelsels verwachten.
De schokkende wending: ze zijn te compact
Recentelijk focuste het onderzoek zich op een cluster van twaalf van deze objecten. Eén stipje, dat ongeveer 840 miljoen jaar na de Oerknal ‘leefde’, gaf de doorslag. Als dit een sterrenstelsel was geweest met zoveel massa, dan zou het zo verdicht zijn geweest dat we het nauwelijks konden voorstellen.
Stel je eens voor: ze waren vele malen helderder dan 250 miljard zonnen, maar pasten binnen een gebied dat nog geen derde van een lichtjaar in doorsnee was. Ter vergelijking: ons dichtstbijzijnde sterrensysteem, Alpha Centauri, is ruim 4 lichtjaar ver weg.
Als je zoiets kleins ziet wat tegelijkertijd zó buitengewoon helder is, dan klopt er iets niet met het sterrenstelsel-model. De natuurkunde dwingt je dan om naar een ander, compacter, fenomeen te kijken.
De nieuwe realiteit: ze zijn zwarte gaten
Na het doorrekenen van verschillende kosmologische modellen, kwam de bevinding die de wetenschappelijke wereld even deed stokken. Die ‘kleine rode stipjes’ waren in feite de kraamkamers van de grootste kosmische roofdieren: supermassieve zwarte gaten, maar dan in hun jeugd.
In mijn praktijk als uitlegger van complexe materie zie ik dit vaak: we zoeken naar de meest voorspelbare verklaring, terwijl het antwoord veel vreemder is. Het JWST liet zien dat deze zwarte gaten veel sneller konden groeien dan we dachten. Ze waren waarschijnlijk al gigantisch toen het universum nog maar een fractie van zijn huidige leeftijd had.
Wat betekent dit voor ons?
Dit lost een heel hardnekkig probleem op in de kosmologie: hoe konden er zó snel na de Oerknal al zulke massieve zwarte gaten bestaan? Het antwoord is dat het zaadje voor zo’n zwart gat veel groter en efficiënter was dan tot nu toe aangenomen. Het is alsof je een voetbalclub opricht en binnen een jaar de Champions League wint.
De implicatie is dat materie in de begintijd van het universum zich anders organiseerde dan gedacht. Het is fascinerend om te bedenken dat wat wij zagen als de geboorte van een sterrenstelsel, in werkelijkheid de kolossale maaltijden van een pasgeboren zwart gat waren.
Nu we ‘weten’ dat zwarte gaten in het vroege heelal deze gigantische sprongen maakten, zou dat ook invloed kunnen hebben op hoe we de evolutie van sterrenstelsels in ons eigen halogeenrijk stelsel nu interpreteren? Wat denk jij dat de volgende grote verrassing van de James Webb-telescoop zal zijn?
