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Montag, 16.07.2018
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Detailliertestes Portrait eines fernen Quasars

Teleskop-Aufnahme enthüllt Jet und ungewöhnlich helle Radioquellen im Galaxienkern

Drei Lichtpunkte im fernen Kosmos: Astronomen ist die bisher detaillierteste Aufnahme eines fernen Quasars gelungen. Der aktive Galaxienkern liegt knapp 13 Milliarden Lichtjahre entfernt und stammt damit aus der Frühzeit des Kosmos. Das Besondere daran: Trotz dieses Alters besitzt der Quasar bereits mindestens einen Teilchen-Jet, wie die Aufnahme der Radioteleskope belegt. Zudem ist er heller als alle bisher bekannten Radioquellen im frühen Universum, wie die Forscher berichten.
Doppelt ungewöhnlich: Der Quasar P352-15 ist heller als jede andere Radioquelle des frühen Kosmos - und er besitzt bereits mindestens einen Jet.

Doppelt ungewöhnlich: Der Quasar P352-15 ist heller als jede andere Radioquelle des frühen Kosmos - und er besitzt bereits mindestens einen Jet.

Quasare gehören zu den hellsten Objekten im Kosmos – ihre Strahlung ist noch über Milliarden Lichtjahre hinweg sichtbar. Deshalb sind solche aktiven Galaxienkerne mit ihrem supermassereichen Schwarzen Loch wichtige Leuchtfeuer des frühen Kosmos. Die Form, Größe und Zusammensetzung der ältesten Quasare kann beispielsweise Aufschluss darüber geben, wann sich die ersten Galaxien bildeten.

Hellste Radioquelle des frühen Kosmos


Jetzt haben Astronomen einen ganz neuen Blick auf diese uralten Giganten des Kosmos bekommen. Mithilfe des Very Large Baseline Array – einem Netzwerk von zehn US-Radioteleskopen – ist ihnen die bisher detaillierteste Aufnahme eines frühen Quasars gelungen. Die Galaxie PSO J352.4034-15.3373, kurz P352-15, liegt knapp 13 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.

"Der Quasar P352-15 stammt damit aus einer Zeit, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war", sagt Chris Carilli vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Das liegt nahe am Ende der Zeitperiode der Reionisierung - als die Strahlung der ersten Sterne und Galaxien das neutrale Wasserstoffgas des intergalaktischen Raumes wieder ionisierte."


Der Quasar ist zudem die hellste bekannte Radioquelle des frühen Kosmos: "Dieser Radioquasar ist zehnmal heller als alle anderen bekannten Radioemitter aus dieser Epoche", sagt Eduardo Bañados von der Carnegie Institution for Science in Pasadena.

VLBA-Aufnahme des Radioquasars P352–15: Deutlich sind die drei Hauptkomponenten zu erkennen.

VLBA-Aufnahme des Radioquasars P352–15: Deutlich sind die drei Hauptkomponenten zu erkennen.

Drei Punkte auf einer Linie


Das eigentlich Spektakuläre aber ist etwas anderes: Die Aufnahme des Quasars zeigt nicht nur eine helle Quelle der Radiostrahlung, sondern gleich drei, wie die Astronomen berichten. Diese im Radiospektrum hell erscheinenden Lichtpunkte liegen ziemlich genau auf einer Linie und bilden zusammen eine rund 5.000 Lichtjahre lange Struktur. Die beiden äußeren Lichtpunkte scheinen zudem noch eine innere Unterteilung zu besitzen.

"Das ist das detaillierteste Bild einer aktiven Galaxie in einer solchen Entfernung", sagt Bañados' Kollege Emmanuel Momjian. Die Forscher gehen davon aus, dass eine der Radioquellen das Galaxienzentrum darstellt, die beiden anderen Punkte dagegen könnten in Teilchenfontänen des Quasars liegen – was erstaunlich wäre. Denn für diese frühe Epoche des Universums sind Radioquasare mit Jets sehr ungewöhnlich, wie die Astronomen erklären.


Ein oder zwei Jets?


Noch ist allerdings nicht klar, ob dieser Quasar einen oder zwei Jets besitzt. Denn die beiden zusätzlichen Radioquellen könnten einerseits beide in einem Jet liegen, der asymmetrisch zu einer Seite aus der Galaxie hinausschießt. Möglich wäre aber auch, dass der Radiofleck in der Mitte das Galaxienzentrum darstellt, das nach beiden Seiten hin Teilchenströme ausstößt.

Die Astronomen halten jedoch das Szenario mit nur einem Jet für wahrscheinlicher – unter anderem, weil die Lichtpunkte leicht unterschiedliche Abstände besitzen. Sollte sich dies bestätigen, könnten Forscher in künftigen Beobachtungen die Länge und damit die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieses Quasarjets näher bestimmen. "Dieser Quasar könnte damit das entfernteste Objekt sein, an dem wir das Tempo eines solchen Jets ermitteln", sagt Momjian. Seine Helligkeit und große Entfernung mache P352-15 zu einem einzigartigen Werkzeug, um die Bedingungen und Prozesse im frühen Universum zu studieren. (Astrophysical Journal, 2018)
(NRAO, Carnegie Institution for Science, 10.07.2018 - NPO)
 
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