Hoe zijn superzware zwarte gaten ontstaan? Wat is donkere materie? In een alternatief model voor hoe het universum is ontstaan, in vergelijking met de 'leerboek'-geschiedenis van het universum, stelt een team van astronomen voor dat beide kosmische mysteries kunnen worden verklaard door zogenaamde 'primordiale zwarte gaten'.

Nico Cappelluti (University of Miami), Günther Hasinger (ESA Science Director) en Priyamvada Natarajan (Yale University), suggereren dat zwarte gaten al bestonden sinds het begin van het universum en dat deze oorspronkelijke zwarte gaten zelf de tot nu toe onverklaarbare donkere materie. De nieuwe studie is geaccepteerd voor publicatie in The Astrophysical Journal .

"Zwarte gaten van verschillende groottes zijn nog steeds een mysterie. We begrijpen niet hoe superzware zwarte gaten zo enorm hebben kunnen groeien in de relatief korte tijd die beschikbaar is sinds het universum bestaat", legt Günther Hasinger uit.

Aan de andere kant van de schaal kunnen zich ook heel kleine zwarte gaten bevinden, zoals gesuggereerd door waarnemingen van bijvoorbeeld ESA's Gaia. Als ze bestaan, zijn ze te klein om uit stervende sterren te zijn gevormd.

"Ons onderzoek toont aan dat we zonder nieuwe deeltjes of nieuwe fysica te introduceren, mysteries van de moderne kosmologie kunnen oplossen, van de aard van donkere materie zelf tot de oorsprong van superzware zwarte gaten", zegt Nico Cappelluti.

Als de meeste zwarte gaten zich onmiddellijk na de oerknal zouden hebben gevormd, zouden ze in het vroege heelal zijn gaan samensmelten en in de loop van de tijd steeds meer massieve zwarte gaten hebben gevormd. ESA's toekomstige ruimteobservatorium voor zwaartekrachtgolven, LISA, zou de signalen van die fusies kunnen opvangen als er oerzwarte gaten bestaan. Kleine zwarte gaten zijn misschien gewoon de oerzwarte gaten die nog niet zijn samengesmolten tot grotere.

Volgens dit model zou het heelal overal met zwarte gaten gevuld zijn. Sterren zouden zich rond deze klompen 'donkere materie' beginnen te vormen, waardoor zonnestelsels en sterrenstelsels zouden ontstaan ​​gedurende miljarden jaren. Als de eerste sterren inderdaad rond oerzwarte gaten zouden worden gevormd, zouden ze eerder in het universum bestaan ​​dan door de 'standaard' wordt verwacht model.

"Oorspronkelijke zwarte gaten, als ze al bestaan, zouden wel eens de zaden kunnen zijn waaruit alle zwarte gaten ontstaan, inclusief die in het centrum van de Melkweg", zegt Priyamvada Natarajan.

De Euclid-missie van ESA, die het donkere heelal gedetailleerder dan ooit tevoren zal onderzoeken, zou een rol kunnen spelen in de zoektocht naar het identificeren van oorspronkelijke zwarte gaten als kandidaten voor donkere materie.

De aanstaande NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope, een kosmische tijdmachine die meer dan 13 miljard jaar terugkijkt, zal meer licht werpen op dit mysterie.

"Als de eerste sterren en sterrenstelsels zich al in de zogenaamde 'donkere tijden' hebben gevormd, zou Webb het bewijs ervan moeten kunnen zien", voegt Günther toe.