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Reionisationsepoche: Ferner Quasar bringt Licht in dunkles Universum

Ein Quasar aus der NäheLaden...
Forscher um Daniel Mortlock vom Imperial College London in England entdeckten den bisher am weitesten entfernten Quasar. Er existierte bereits 770 Millionen Jahre nach dem Urknall und 100 Millionen Jahre vor dem bisherigen Rekordhalter. Das Licht des aktiven Galaxienkerns könnte neue Hinweise auf die Entstehungsgeschichte von Schwarzen Löchern geben, aber auch auf die dunklen Epochen des frühen Universums.

ULAS J1120+0641, so der Name des Neufunds, wird von einem Schwarzen Loch mit zwei Milliarden Sonnenmassen angetrieben, schließen die Astronomen anhand der Beobachtungsdaten [1]. Gewaltige Gasmengen wirbeln um den "Schlund" und leuchten dabei hell auf. Wie diese supermassereichen, kompakten Objekte entstehen, ist bislang noch unklar. Denn aus Sternexplosionen gehen lediglich Schwarze Löcher mit zehn bis hundert Sonnenmassen hervor, die dann erst zu größeren Exemplaren verschmelzen müssten. Eine Alternative wäre der direkte Kollaps einer riesigen, Millionen Sonnenmassen schweren Gas- und Staubwolke – ohne den Umweg über Sterne.

ULAS J1120+0641Laden...
ULAS J1120+0641 | Der neu entdeckte und derzeit am weitesten entfernte Quasar ULAS J1120+0641 ist hier als roter Punkt in der Bildmitte zu erkennen. Das Objekt liegt im Sternbild Löwe, nahe der hellen Galaxie Messier 66.
Durch Akkretion von umliegender Materie können Schwarze Löcher ihre Masse in rund 50 Millionen Jahren maximal verdoppeln, so die Autoren. Geht man von dieser Wachstumsrate aus, hätte ULAS J1120+0641 sein Gewicht seit Anbeginn der Zeit höchstens 15 Mal verdoppeln können. Ein einzelner Vorläufer müsste also mindestens eine halbe Million Sonnenmassen in sich vereint haben. Andererseits könnte der Quasar durch das Verschmelzen von einigen tausend massereichen Sternüberresten im Zentrum seiner Heimatgalaxie entstanden sein. Selbst wenn man noch weitere Mechanismen in Betracht zieht, bleibt die Existenz dieses mächtigen Quasars eine Herausforderung für derzeitige Theorien, meint auch Chris Willott vom Canadian Astronomy Data Centre in Victoria, British Columbia, in einem begleitenden Artikel [2].

Darüber hinaus eröffnen die neuen Beobachtungsdaten bisher unerreichte Einblicke in das Zeitalter der Reionisation: Vermutlich zwischen 150 und 880 Millionen Jahre nach dem Urknall ging das intergalaktische Medium von einem elektrisch neutralen in einen ionisierten Zustand über. Damals existierende Quasare können gewissermaßen als Hintergrundbeleuchtung dienen. Ihr Licht tritt durch Wasserstoffwolken in der Sichtlinie zur Erde hindurch und die dabei absorbierten Spektrallinien geben Auskunft über den Ionisationszustand des durchleuchteten Gases. So zeigt das Spektrum des neuen Quasars, dass der Anteil von neutralem Wasserstoff in seiner Nachbarschaft mehr als zehn Prozent ausmachte und er sich demnach inmitten der Reionisationsära befand.

Zukünftige Beobachtungen sollen die Lücke zwischen den beiden am weitesten entfernten Quasaren schließen und damit weitere Informationen über diese kosmologische Epoche liefern, über die bisher wenig bekannt ist. Zwar haben frühere Beobachtungen noch weiter entfernte Ereignisse und Objekte nachgewiesen, allerdings ist der jetzt entdeckte Quasar mehrere hundert Mal heller und ermöglicht damit viel detaillierte Analysen.

Und wie es scheint, wird ULAS J1120+0641 als einzigartige Lichtquelle im frühen Universum auch nicht allzu schnell abgelöst. Denn die Forscher um Mortlock erwarten am gesamten Himmel nur rund 100 helle Quasare mit ähnlichen oder größeren Distanzen zur Erde. Die Suche nach dem Neufund dauerte bereits fünf Jahre. (mp)
26. KW 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 26. KW 2011

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  • Quellen
[1] Nature 474, 616–619, 2011
[2] Nature 474, 583–584, 2011

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