Waar zwarte gaten vandaan komen

Een ster leeft dankzij evenwicht: de energie van reacties in haar kern duwt naar buiten, terwijl haar eigen zwaartekracht naar binnen trekt. Zolang er brandstof is, blijft het evenwicht bestaan. Wanneer de reacties stoppen, verdwijnt de druk naar buiten.

Wat er uiteindelijk overblijft, hangt af van de massa. Bij lichte sterren is dat een dichte, afkoelende bol. Bij zwaardere sterren is het een object van materie met een onvoorstelbare dichtheid. Alleen bij de zwaarste sterren wordt de instorting door niets meer gestopt.

De grens tussen de tweede en derde uitkomst is klein en slechts bij benadering bekend. Daarom zijn objecten in de buurt ervan zo interessant: ze helpen om precies vast te stellen waar materie niet langer weerstand biedt aan haar eigen zwaartekracht.

De afgestoten buitenlagen zijn zichtbaar als een flits die zo helder is als een heel sterrenstelsel. Aan zulke flitsen zien we meestal dat er ergens een instorting heeft plaatsgevonden - het achtergebleven object zendt zelf geen licht uit.

Het verschil is enorm en valt moeilijk te verklaren door alleen maar materie op te hopen. Materie kan maar tot op zekere hoogte worden opgeslokt: de straling van invallend gas duwt het gas dat volgt weg, waardoor de groeisnelheid tegen een plafond aanloopt.

Waarnemingen van het vroege heelal maakten het probleem nog dringender. Daar vinden we reuzenobjecten die al in de eerste honderden miljoenen jaren bestonden. Er was duidelijk niet genoeg tijd voor een geleidelijke groei vanaf de grootte van een ster.

Daaruit zijn verschillende hypothesen over hun kiemen voortgekomen: de directe instorting van enorme gaswolken zonder een sterrenfase, het samensmelten van veel objecten in dichte clusters en ongewoon zware eerste sterren. Geen enkele hypothese is tot nu toe als definitief aanvaard.

Waarnemingen van fusies helpen daarbij. Uitbarstingen die door detectoren van ruimtetijdtrillingen werden geregistreerd, lieten objecten met een tussenliggende massa zien - precies de afmetingen die eerder bijna nooit werden gevonden.

Er is ook een derde route, die onlangs is bevestigd: samensmelting. Twee zwarte gaten die om elkaar heen draaien, smelten uiteindelijk samen tot één zwart gat. Die gebeurtenis wordt geregistreerd aan de hand van trillingen in de ruimtetijd, niet via licht.