Het mysterie van hoe de eerste quasars in het universum werden gevormd - iets dat wetenschappers al bijna 20 jaar verbijstert - is nu opgelost door een team van astrofysici wiens bevindingen zijn gepubliceerd in Nature .

Het bestaan ​​van meer dan 200 quasars aangedreven door superzware zwarte gaten, minder dan een miljard jaar na de oerknal, was een van de grootste problemen in de astrofysica gebleven, omdat nooit volledig werd begrepen hoe ze zo vroeg zijn ontstaan.

Het team van experts onder leiding van Dr. Daniel Whalen van de Universiteit van Portsmouth heeft ontdekt dat de eerste quasars van nature gevormd zijn in de gewelddadige, turbulente omstandigheden van zeldzame gasreservoirs in het vroege heelal.

Dr. Whalen, van het Instituut voor Kosmologie en Gravitatie van de universiteit, zei:"Deze ontdekking is bijzonder opwindend omdat het 20 jaar nadenken over de oorsprong van de eerste superzware zwarte gaten in het universum heeft vernietigd.

"We vinden superzware zwarte gaten in de centra van de meeste massieve sterrenstelsels van vandaag, die miljoenen of miljarden keren de massa van de zon kunnen zijn. Maar in 2003 begonnen we quasars te vinden - zeer lichtgevende, actief aangroeiende superzware zwarte gaten die lijken op kosmische vuurtorens in het vroege heelal - die minder dan een miljard jaar na de oerknal bestonden. En niemand begreep hoe ze in zo'n vroeg stadium zijn ontstaan."

Een paar jaar geleden toonden supercomputersimulaties aan dat vroege quasars zich konden vormen op de kruispunten van zeldzame, koude, krachtige gasstromen. Slechts een dozijn hiervan bestonden in een ruimte met een diameter van een miljard lichtjaar, maar het zwarte gat moest bij de geboorte 100.000 zonsmassa's hebben. Zwarte gaten worden tegenwoordig gevormd wanneer massieve sterren geen brandstof meer hebben en instorten, maar ze zijn meestal slechts 10-100 zonsmassa's.

Astrofysici hadden lang getheoretiseerd dat er in het vroege heelal 10.000 tot 100.000 sterren met een zonnemassa werden gevormd, maar alleen in exotische, nauwkeurig afgestemde omgevingen zoals sterke ultraviolette achtergronden of supersonische stromen tussen gas en donkere materie die niet leken op de turbulente wolken waarin de eerste quasars gevormd.

Dr. Whalen zei:"We zien deze sterren als een beetje zoals dinosaurussen op aarde, ze waren enorm en primitief. En ze hadden een kort leven, leefden slechts een kwart miljoen jaar voordat ze instortten tot zwarte gaten.

"Onze supercomputermodellen gingen terug tot zeer vroege tijden en ontdekten dat de koude, dichte gasstromen die in staat zijn om in slechts een paar honderd miljoen jaar een miljard zwarte gaten met de massa van de zon te laten groeien, hun eigen superzware sterren creëerden zonder dat daarvoor een ongewone omgeving nodig was. koude stromen zorgden voor turbulentie in de wolk die de vorming van normale sterren verhinderde totdat de wolk zo zwaar werd dat hij catastrofaal instortte onder zijn eigen gewicht en twee gigantische oersterren vormde - een met een massa van 30.000 zons en een andere met een massa van 40.000.

"Daarom creëerden de enige oerwolken die vlak na de kosmische dageraad een quasar konden vormen - toen de eerste sterren in het universum werden gevormd - ook gemakkelijk hun eigen massieve zaden. Dit eenvoudige, mooie resultaat verklaart niet alleen de oorsprong van de eerste quasars, maar ook hun demografie - hun aantal in de beginperiode.

"De eerste superzware zwarte gaten waren gewoon een natuurlijk gevolg van structuurvorming in koude donkere materie-kosmologieën - kinderen van het kosmische web."

Het artikel "The Turbulent Origins of the First Quasars" is gepubliceerd in Nature . + Verder verkennen

Vormden zwarte gaten direct na de oerknal?