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Kosmologie: Quasaren-Triplett erspäht und erklärt

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Der 1989 entdeckte Quasar LBQS 1429-008 hat nicht nur einen, sondern gleich zwei schwächer leuchtende Pendants. Dies entdeckten Forscher um George Djorgovski vom California Institute of Technology und der Universität Lausanne. Sie hatten dafür kombinierte Aufnahmen des Very Large Telescope der Südsternwarte in Chile und des Keck-Observatoriums auf Hawaii ausgewertet [1].

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Herauskatapultierter Quasar? | Quasare sind enorme Mengen an Gas verschluckende, supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien. Verschmelzen dann drei Galaxien mit derart massereichen zentralen Ungetümen, entsteht eine große Kombi-Galaxie, in der die drei Schwarzen Löcher einen chaotischen Gravitationstanz aufführen. So einer dürfte, wie sich nun zeigte, auch um LBQS 1429-008 noch zugange sein. Die hier teilnehmenden drei Partner werden sich wohl so lange umkreisen, bis sie verschmelzen oder einer von ihnen herauskatapultiert wird, wie Modellrechnungen zeigen – dann ensteht ein einsam durch das All treibendes Schwarzes Loch ohne Gasnachschub. Als vagabundierendes, ehemaliges galaktisches Zentrum hatten Forscher als erstes, klassisches Beispiel schon seit langem den Quasar Markarian 205 angesehen, hier rechts oben im schon 2002 vom Hubble-Teleskop geschossenen Bild. Mittlerweile aber ist klar, dass die Balkengalaxie NGC 4319 (in der Bildmitte) mit dem Quasar gar nichts zu tun hat, sondern nur zufällig aus Sicht der Erde in verdächtiger Position erscheint.
Paul Hewett und sein Team vom Institut für Astronomie in Cambridge hatten neben LBQS 1429-008 noch ein zweites, allerdings deutlich schwächeres Leuchten beobachtet. Sie führten dies auf einen Gravitationslinseneffekt zurück, bei dem die Beugung von Lichtstrahlen durch große Massen wie eine Galaxie in der Sichtachse auf den Quasar eine Art Doppelbild erzeugt. Mehrere Forschergruppen hatten dies jedoch angezweifelt und den Begleiter als eigenständigen Quasar interpretiert.

Als die Forscher um Djorgovski in ihren aufbereiteten Aufnahmen nun ein drittes, noch schwächer leuchtendes Objekt aufspürten, versuchten sie die Positionen der drei Lichtquellen zueinander als Folge eines Gravitationslinseneffekts zu modellieren – und scheiterten. Auch stellten sie kleine, aber deutliche Unterschiede zwischen den drei Strahlungsquellen fest, die bei Mehrfachbildern ein und desselben Objekts nicht auftreten sollten. Daraus ziehen die Forscher den Schluss, dass es sich tatsächlich um drei Einzel-Quasare handeln muss, die sich angesichts gleicher Rotverschiebung alle in 10,5 Milliarden Lichtjahre Entfernung befinden, während sie untereinander nur einen Abstand von 100 000 bis 150 000 Lichtjahre aufweisen.

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Interaktion von drei Quasaren | Im Modell zeigt sich die chaotische Evolution eines Systems aus drei Schwarzen Löchern. Letztlich wird einer der Partner mit hoher Geschwindigkeit ins Abseits katapultiert, ein binäres System bleibt zurück.
Eine plausible Erklärung für eine derartige Häufung von Quasaren in Galaxien hat unterdessen – unabhängig von Djorgovski, Hewett und ihren Kollegen – ein weiteres Astronomenteam geliefert. Die Forscher um Frederic Rasio von der Northwestern-Universität in Chicago haben mit Hilfe von Computersimulationen gezeigt, dass supermassereiche Schwarze Löcher, die im Zentrum nahezu jeder Galaxie vorkommen, nicht selten bei Kollisionen mehrerer Wirtsgalaxien zu konkurrierenden Nachbarn werden [2]. Schwarze Löcher erscheinen irdischen Beobachtern als Quasare, wenn sie große Mengen von Gas verschlingen und dann enorm starke Energien abstrahlen.

Im jungen, noch nicht so stark ausgedehnten Universum seien Kollisionen von Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern noch deutlich häufiger gewesen. Das Triplett um LBQS 1429-008 zeige aber, so Rasio, dass solche Verschmelzungen auch heute noch gelegentlich vorkommen. Unsere Milchstraße etwa wird in etwa drei Milliarden Jahren mit dem benachbarten Andromedanebel kollidieren.

Bei einem Zusammenstoß von drei Galaxien und ihren Gravitationszentren entstehen komplexe Systeme, deren Entwicklung chaotisch und schwer vorhersehbar ist, zeigen die Rechenmodelle. Die Schwarzen Löcher verschmelzen häufig zu noch massereicheren Objekten, oft aber katapultiere die kombinierte Schwerkraft auch einen Partner mit hoher Geschwindigkeit aus der Wirtsgalaxie heraus. So entstünden unbegleitet durch das Universum treibende Schwarze Löcher, die nur anhand ihrer eigenen Gravitationswellen erkannt werden könnten. (jo)
10.01.2007

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 10.01.2007

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