Hoe ontstaan ​​zwarte gaten in het heelal?

(Dan Tri) - Zwarte gaten zijn reuzen met een massa die miljoenen tot miljarden keren groter is dan die van onze zon. Ze creëren zulke sterke zwaartekrachten dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen.

Simulatie van een superzwaar zwart gat (Illustratie: Adobe).

In het centrum van de meeste sterrenstelsels schuilt een kosmische reus: een superzwaar zwart gat. Deze mysterieuze objecten, met massa's die miljoenen tot miljarden keren groter zijn dan die van onze zon, oefenen zo'n sterke zwaartekracht uit dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen.

Zwarte gaten zijn zo zwaar dat ze de sterrenstelsels om hen heen vormgeven. Ze beïnvloeden stervorming, de evolutie van sterrenstelsels en zelfs de bewegingen van hele sterrenhopen.

Onze Melkweg vormt daarop geen uitzondering. In het centrum bevindt zich Sagittarius A*, een superzwaar zwart gat dat wel vier miljoen zonnen weegt. Hoewel deze zwarte gaten cruciaal zijn voor het bestaan ​​van sterrenstelsels, weten we nog steeds niet zeker hoe ze ontstaan.

Een nieuwe studie van het Pop III.1-model, onder leiding van theoretisch astrofysicus Jonathan Tan aan de Universiteit van Virginia, benadert dit raadselachtige probleem echter vanuit een nieuw perspectief.

Professor Tan bouwt voort op tientallen jaren van onderzoek en legt de basis voor een nieuwe theorie die kan verklaren hoe deze gigantische kosmische lichamen zijn ontstaan.

Volgens zijn onderzoek en dat van zijn collega's zou de ineenstorting van de eerste generatie sterren, ook wel protosterren genoemd, geleid kunnen hebben tot de vorming van superzware zwarte gaten.

Popmodel III.1

Sterren die ontstaan ​​uit oerwaterstof en helium worden Pop III-sterren genoemd (Illustratie: Ruimte).

In het vroege heelal, lang voordat sterrenstelsels en planeten verschenen, werd de eerste generatie sterren geboren. Deze sterren, gevormd uit oerwaterstof en helium, werden door astrofysici Pop III-sterren genoemd.

Het Pop III.1-model, ontwikkeld door professor Jonathan Tan, beschrijft sterren die ontstonden in omgevingen die niet beïnvloed werden door zwaardere elementen. Zonder koolstof, zuurstof of zware metalen om het afkoelingsproces te reguleren, zouden deze eerste sterren extreem hoge massa's kunnen hebben bereikt.

Stel je sterren voor die honderden keren zwaarder zijn dan onze zon. Hun enorme omvang zorgt ervoor dat ze een korte levensduur hebben en snel ineenstorten om de eerste zwarte gaten te vormen.

Deze oerzwarte gaten, de overblijfselen van Pop III-sterren, fungeren als kiemen voor de groei van gigantische zwarte gaten. Uiteindelijk worden ze groter en ontwikkelen ze zich tot de superzware zwarte gaten die we nu in de centra van sterrenstelsels zien. Wetenschappers hebben zelfs een superzwaar zwart gat ontdekt dat 36 miljard keer zo zwaar is als de zon.

Pop III.1-sterren speelden ook een sleutelrol in de vorming van het vroege heelal. Hun krachtige straling ioniseerde het omringende waterstofgas, wat de reïonisatie van het heelal in gang zette.

Dit was een cruciaal moment waarop het heelal zijn structuur en energiebalans veranderde. Het resultaat was een plotselinge kosmische verlichting, in astronomische kringen bekend als een "flits".

De dubbele invloed van Pop III.1-sterren maakt ze belangrijk voor het begrijpen van de oorsprong van de kosmische structuur.

Uitdagingen en alternatieven

Het Pop III.1-model wordt nog steeds beschouwd als een wetenschappelijk geaccepteerde theorie (Illustratie: Ruimte).

De Pop III.1-theorie verklaart niet alleen het ontstaan ​​van superzware zwarte gaten, maar pakt ook een aantal grote onopgeloste problemen in de kosmologie aan.

Tot deze kwesties behoren onder meer de 'Hubble-spanning', het debat over dynamische donkere energie en ook anomalieën met betrekking tot neutrinomassa's.

Door de eerste sterren en hun restanten van zwarte gaten te koppelen aan de grootschalige evolutie van het heelal, biedt het model van professor Tan een uniek perspectief dat kan helpen bij het ontrafelen van veel mysteries.

Het Pop III.1-scenario is echter niet het enige idee. Andere theorieën suggereren dat oeroude zwarte gaten direct ontstonden door dichtheidsfluctuaties in de eerste seconden na de oerknal.

Deze zwarte gaten zouden de kiem kunnen zijn van superzware zwarte gaten. Een andere benadering wijst op de directe ineenstorting van gigantische gaswolken die geen sterren vormen.

Elke theorie gaat uit van een ander mechanisme, die allemaal gericht zijn op het verklaren van de mysteries van het heelal.

De voorspellingen van het Pop III.1-model over de ionisatie van het vroege heelal worden eveneens in twijfel getrokken. Observationele beperkingen op de kosmische microgolfachtergrond, met name het dynamische Sunyaev-Zeldovich-effect, suggereren dat de mate en timing van reïonisatie mogelijk moeilijk te verenigen zijn.

Desondanks wordt het Pop III.1-model nog steeds gezien als een overtuigende theorie, die nog steeds discussies voedt over hoe een van de eerste structuren in het heelal is ontstaan.

Bron: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm