Wetenschappers hebben ontdekt hoe de eerste quasars, extreem heldere galactische kernen die worden aangedreven door superzware zwarte gaten, in het vroege heelal ontstonden. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift "Nature Astronomy", bieden nieuwe inzichten in de vorming en evolutie van deze energetische objecten.

Met behulp van computersimulaties onderzocht een team van onderzoekers onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Cambridge hoe superzware zwarte gaten snel groeiden tijdens de vroege stadia van het universum, toen de eerste sterren en sterrenstelsels zich begonnen te vormen. Ze simuleerden de omstandigheden van het vroege heelal, waarbij ze zich concentreerden op de interacties tussen donkere materie, gas en zwarte gaten.

Uit de simulaties bleek dat de eerste quasars zijn gevormd uit ongerept gas in een proces dat 'koude accretie' wordt genoemd. Bij koude aanwas koelt gas af als het op een superzwaar zwart gat valt, waardoor een dichte schijf van gas rond het zwarte gat ontstaat. Deze schijf wordt onstabiel en fragmenteert, wat leidt tot de vorming van enorme klonten gas die onder hun zwaartekracht verder instorten.

Terwijl deze gasklonten naar het zwarte gat vallen, worden ze door wrijving warm en komen enorme hoeveelheden energie vrij in de vorm van straling, waardoor een quasar ontstaat. De energieopbrengst van deze quasars is zo krachtig dat ze hele sterrenstelsels kunnen overtreffen.

De onderzoekers ontdekten dat de vorming van de eerste quasars werd beïnvloed door verschillende factoren, waaronder de massa van het superzware zwarte gat, de hoeveelheid gas die beschikbaar was voor aanwas en de dichtheid van donkere materie in de omringende regio. Ze toonden aan dat de combinatie van deze factoren gunstige omstandigheden creëerde voor de snelle groei van superzware zwarte gaten en de vorming van quasars in het vroege heelal.

De studie suggereert ook dat de eerste quasars een belangrijke rol zouden kunnen spelen in de evolutie en ionisatie van het universum. De intense straling die door quasars wordt uitgezonden, kan het omringende gas verwarmen en ioniseren, wat bijdraagt ​​aan de ionisatie van het intergalactische medium (IGM) en de vorming van de eerste sterren en sterrenstelsels.

Dr. Yuval Birnboim, van het Institute of Astronomy in Cambridge en de hoofdauteur van de studie, zei:“Onze simulaties bieden een verleidelijke blik in de kosmische dageraad, toen de eerste quasars het universum verlichtten. Het begrijpen van de vorming van deze krachtige objecten is cruciaal voor het ontrafelen van de mysteries van de vorming van sterrenstelsels en het vroege universum."

Door het vormingsmechanisme van de eerste quasars bloot te leggen, heeft het onderzoeksteam waardevolle inzichten opgeleverd in de vroege stadia van het universum en de evolutie van superzware zwarte gaten. De bevindingen verdiepen ons begrip van de complexe processen die het universum hebben gevormd dat we vandaag de dag waarnemen.