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Freitag, 09.12.2016
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Gigant des jungen Kosmos entdeckt

Hellster Quasar und massereichstes Schwarzes Loch geben Astronomen Rätsel auf

Astronomen haben das größte Schwarze Loch und die hellste Strahlenquelle des frühen Universums entdeckt. Der Quasar leuchtet 420 Billionen Mal so hell wie die Sonne, sein Schwarzes Loch ist 4.000 Mal massereicher als das in unserer Milchstraße. Wie so massereiche Objekte relativ kurz nach dem Urknall entstehen konnten, ist bisher unklar, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten.
Ein Quasar - das durch ein aktives, supermassereiches Schwarzes Loch hell leuchtende Zentrum einer Galaxie

Ein Quasar - das durch ein aktives, supermassereiches Schwarzes Loch hell leuchtende Zentrum einer Galaxie

Quasare - quasistellare Objekte – sind aktive Galaxien, in deren Zentrum ein supermassereiches Schwarze Loch Materie verschluckt und dabei enorme Mengen Strahlung aussendet. Dass es solche kosmischen Leuchtbarken schon im frühen Universum gab, belegen die rund 40 bisher entdeckten sehr alten Quasare. Durch die Ausdehnung des Universums hat ihr Licht eine Rotverschiebung von mehr als 6, sie liegen mehr als 12 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.

Um noch mehr solcher Quasare zu finden, haben Xue-Bing Wu von der Universität Peking und seine Kollegen Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und des WISE-Satelliten der NASA mit Hilfe neuer Auswertungsmethoden durchsucht.

"Dieser Quasar ist einzigartig!"


Und tatsächlich wurden sie fündig: Sie stießen auf einen Quasar, dessen Rotverschiebung bei 6,3 lag, wie nachfolgende Beobachtungen und Spektralmessungen mit verschiedenen großen Teleskopen bestätigten. Der neuentdeckte Quasar mit der Bezeichnung SDSS J0100+2802 liegt 12,8 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Er stammt damit aus einer Zeit, in der das Universum erst rund 900 Millionen Jahre alt war, wie die Astronomen berichten.


Seine Besonderheit aber liegt in seiner enormen Helligkeit: Seine Leuchtkraft ist 420 Billionen Mal höher als die unserer Sonne und sieben Mal heller als die des bisher entferntesten bekannten Quasars. "Dieser Quasar ist einzigartig", sagt Wu. "Dass es einen so hellen und massereichen Quasar schon rund 900 Millionen Jahre nach dem Urknall gab, ist aufregend."

Der neu entdeckte Quasar SDSS J0100+2802 im Vergleich mit den bisher bekannten aus dem frühen Universum

Der neu entdeckte Quasar SDSS J0100+2802 im Vergleich mit den bisher bekannten aus dem frühen Universum

Gigant gibt Rätsel auf


Aus ihren Messungen schließen die Forscher, dass das Schwarze Loch des Quasars ebenfalls alles andere als durchschnittlich ist: Es umfasst rund 12 Milliarden Sonnenmassen. Das Schwarze Loch im Herzen unserer Milchstraße hat dagegen gerade einmal 3 Millionen Sonnenmassen. Damit sind Quasar und Schwarzes Loch die massereichsten und hellsten, die man jemals bei Rotverschiebungen größer als 6 entdeckt hat, wie die Astronomen berichten.

Die Entdeckung eines so massereichen Ensembles aus der Zeit so kurz nach dem Urknall gibt den Astronomen allerdings auch Rätsel auf: "Wie konnten supermassereiche Schwarze Löcher so schnell heranwachsen – in einem noch so jungen Universum?", fragt Koautor Xiaohui Fan von der Universität Peking. Schwarze Löcher dieser Größe waren bisher nur aus deutlich näheren Regionen des Kosmos bekannt.

Wuchsen die Masseriesen schneller als gedacht?


900 Millionen Jahre nach dem Urknall waren die meisten bisher bekannten Galaxien zudem noch nicht so massereich, denn die Ära der ersten Sternbildung lag nach astronomischen Maßstäben nicht lange zurück. "Dieser Fund deutet möglicherweise darauf hin, dass die Schwarzen Löcher der frühen Quasare damals schneller wuchsen als ihre umgebenden Galaxien", mutmaßt Seniorautor Yuri Beletsky vom Las Campas Observatory im chilenischen La Serena.

Die Astronomen hoffen nun, mit Hilfe dieses extrem leuchtstarken Quasars und seines Schwarzes Lochs mehr darüber herauszufinden, wie Galaxien und ihre Schwarzen Löcher in der Frühzeit des Kosmos heranwuchsen und sich entwickelten. "Wie ein heller Leuchtturm im fernen Universum wird uns sein Licht dabei helfen, mehr über das frühe Universum herauszufinden", so Wu. Als nächstes wollen die Forscher den neuen Quasar mit Hilfe des Hubble Weltraumteleskops und dem Chandra-Röntgenteleskop untersuchen. (Nature, 2015; doi: 10.1038/nature14241)
(Nature/ Carnegie Institution, 26.02.2015 - NPO)
 
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