Sterrenkundigen hebben voor het eerst een slapend zwart gat in het vroege heelal gewogen. En hij blijkt behoorlijk zwaar te zijn.

Bijna elk groot sterrenstelsel heeft een superzwaar zwart gat in zijn centrum. Sommige hiervan zijn makkelijk te herkennen. Ze slokken enorm veel gas en ander materiaal op. Daarbij ontstaat een quasar: een object dat tijdelijk helderder kan schijnen dan een compleet sterrenstelsel.

Maar de meest superzware zwarte gaten trekken geen nieuw materiaal meer naar binnen en zenden nauwelijks straling uit. Ze zijn daardoor veel moeilijker te bestuderen. Voor exemplaren die zich in het verre of vroege heelal bevinden, waarvan het licht miljarden jaren nodig heeft om ons te bereiken, is dat zelfs nog lastiger.

Toch is het een internationaal team van astronomen nu gelukt om zo’n slapend zwart gat in het vroege heelal rechtstreeks te wegen. “Dit is de eerste keer dat we op deze manier de massa van een zwart gat op zo’n enorme afstand kunnen meten”, zegt Mariska Kriek, hoogleraar Extragalactische Astronomie aan de Universiteit Leiden en een van de onderzoekers. “Dat lukt normaal alleen in sterrenstelsels in onze kosmische omgeving.”

Lees ook:

• Dit zwarte gat ontstond zonder knal: tweede mislukte supernova ooit
• Astronomen spotten de grootste uitbarsting van een zwart gat ooit – feller dan 10 biljoen zonnen

Kosmisch vergrootglas

Het zwarte gat in kwestie bevindt zich in MRG-M0138, een sterrenstelsel op ongeveer tien miljard lichtjaar van de aarde. Dat betekent dat astronomen het stelsel zien zoals het eruitzag toen het heelal pas ongeveer 3 miljard jaar oud was.

Dat ze de massa van dit specifieke zwarte gat konden achterhalen, was te danken aan de scherpe blik van de James Webb-ruimtetelescoop en een zeldzame kosmische uitlijning. Tussen MRG-M0138 en de aarde bevindt zich een groot cluster van sterrenstelsels. Volgens Einsteins relativiteitstheorie buigt de zwaartekracht van zo’n cluster het licht van objecten die erachter staan af. Hierdoor functioneert het als een lens die het beeld van de achterliggende sterrenstelsels vergroot. MRG-M0138 lijkt daardoor dertig keer groter.

Dankzij dit kosmische vergrootglas konden de astronomen meten hoe sterren in verschillende delen van het sterrenstelsel bewogen. Daaruit konden ze afleiden hoeveel massa zich in het centrum bevindt. “Dit is een van de beste technieken die we hebben om een zwart gat te wegen”, zegt onderzoeksleider Andrew Newman van Carnegie Science. “Daarom waren we enthousiast om deze methode toe te passen op een veel vroeger tijdperk in de kosmische geschiedenis.”

Uitzonderlijk zwaar

Uit de waarnemingen en berekeningen blijkt dat het zwarte gat ongeveer zes miljard keer meer massa heeft dan onze zon. Daarmee is het opvallend groot in verhouding tot de massa van de sterren in zijn stelsel. Dat laat zien dat niet alleen sterrenstelsels, maar ook superzware zwarte gaten al vroeg in de geschiedenis van het heelal enorme massa’s konden bereiken.

Volgens de onderzoekers is MRG-M0138 daarom een belangrijk meetpunt om te begrijpen hoe sterrenstelsels en hun centrale zwarte gaten samen groeien. “Dit soort waarnemingen helpt ons beter te begrijpen waar die correlatie vandaan komt”, zegt Kriek. 

Observatoria zoals de Europese Euclid-ruimtetelescoop zullen naar verwachting veel meer van dit soort zwaartekrachtlenzen ontdekken. Astronomen kunnen die gebruiken om meer sterrenstelsels en zwarte gaten uit het jonge heelal onder de loep te nemen.

Bronnen: Science, NOVA