Eerste quasars ontstonden uit megasterren

Gieljan de Vries

08-07-2022 13:00:00

quasars

De quasars in het vroege heelal waren zo fel, dat ze complete sterrenstelsels overstraalden. Met nieuwe computermodellen verklaren sterrenkundigen hoe zulke monsters al vlak na de oerknal konden ontstaan.

Quasars, of quasi-stellar objects, zijn de felste lichtbronnen in het heelal. Gek genoeg wordt die lichtshow veroorzaakt door het donkerste van het donkerste, een immens zwart gat van miljarden malen zo zwaar als de zon. Gas en stof dat daar in valt wordt zo sterk samengeperst, dat het letterlijk begint te gloeien voor het in het zwarte gat stort. Sterrenkundige Daniel Whalen (Universiteit van Portsmouth) denkt te weten hoe quasars ooit, vlak na de oerknal waarmee het heelal begon, zijn ontstaan. Dat schrijft hij in het wetenschapsblad Nature.

Lees ook:

Artistieke impressie van een quasar. Beeld: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Veertig zonnen per jaar

In Whalens computermodellen knallen immense stromen stof en gas op elkaar, waarbij sterren ontstaan die tienduizend tot honderdduizend keer zo zwaar zijn als de zon. Op zijn hoogtepunt slokt de ster-in-wording elk jaar veertig keer het gewicht van de zon aan stof en gas op, tot hij zo zwaar en heet is dat er in zijn binnenste kernfusie op gang komt. Zo’n reuzenster jaagt in een paar miljoen jaar, duizend keer sneller dan de zon, door zijn brandstof heen.

Eenmaal opgebrand stort de reuzenster in tot een zwart gat. Dat is zo zwaar, dat zelfs het licht er niet aan kan ontsnappen. Gas en stof die in een zwart gat vallen, worden door wrijving zo heet, dat ze letterlijk gloeiendheet worden, net als heet staal in een hoogoven. Daardoor straalt het gas rondom de jonge quasar feller dan het oppervlak van een ster. Ondertussen groeit het zwarte gat steeds verder: de zwaartekracht is zo de motor die de jonge quasar aandrijft, laat groeien en steeds feller maakt, zo lang er maar materiaal in het zwarte gat valt.

Computermodel van het ontstaan van quasars. Waar enorme stromen van koud gas op elkaar knallen, ontstaan in een miljoen jaar (Myr) klonten die zo dicht zijn, dat ze uiteindelijk instorten tot zwarte gaten. Bron: Nature / Daniel Whalen

Donkere materie

Volgens Whalen konden quasars razendsnel ontstaan dankzij het proces van gas opslokken, een reuzenster vormen en die laten instorten. Zo ontstonden de eerste quasars al een miljard jaar na de oerknal. Die vond volgens de laatste inzichten zelf 13,7 miljard geleden plaats. Een miljard jaar lijkt een eeuwigheid, maar tot nog toe konden rekenmodellen niet verklaren dat er al zo snel zoveel materiaal geconcentreerd raakte.

Whalen’s computermodel laat zien dat de snelle geboorte van de eerste quasars alleen mogelijk is dankzij donkere materie. Dat onzichtbare materiaal houdt volgens sterrenkundigen met zijn zwaartekracht bijna alle sterrenstelsels bijeen. In het vroege heelal zoog donkere materie grote stromen van koud gas aan, denkt de onderzoeker. Waar die op elkaar botsten, konden de reuzensterren ontbranden die uitgroeiden tot quasars.

Heet gas

Voorlopig is Whalens onderzoek spectaculair – Nature specialiseert zich in spraakmakend onderzoek – maar totaal overtuigend is zijn computermodel nog niet. Zo moet hij met kunst- en vliegwerk nog meerdere computermodellen aan elkaar knopen, omdat de berekeningen aan de beginfase van een quasar nog niet precies genoeg zijn om het ontstaan ervan in detail te simuleren.

Met telescopen kijken of de berekeningen ook echt kloppen, zit er niet in: Whalens reuzensterren zijn misschien groot, maar te ver weg en daardoor te zwak om zelfs met de nieuwe James Webb-telescoop te zien. Pas als de jonge quasar echt ontsteekt door in zijn zwarte gat heet gas op te slokken, komt hij in beeld van telescopen. Of dat genoeg informatie geeft over hun mysterieuze begin, is nog even afwachten.

Bron: Nature

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE






Meer Nieuws