Galaxies

Ein entferntes Objekt in einem tiefen Feld des Hubble-Weltraumteleskops könnte sich im Übergang von einer gewöhnlichen Galaxie zu einem brillanten Leuchtfeuer befinden.

Dies ist eine künstlerische Illustration eines supermassereichen Schwarzen Lochs, das sich im staubumhüllten Kern einer sternenbildenden „Starburst“-Galaxie befindet. Es könnte schließlich ein brillanter Quasar werden, sobald der Staub verschwunden ist.NASA / ESA / N. Bartmann

Astronomen haben einen Vorläufer von Quasaren entdeckt, den brillanten Leuchtfeuern, die von gasfressenden Schwarzen Löchern mit Massen von Millionen oder sogar Milliarden von Sonnen angetrieben werden. Der Fund wirft Licht auf das Rätsel, wie Quasare so schnell wachsen.

Tiefgreifende Beobachtungen haben gezeigt, dass Quasare weniger als 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall ausgewachsen existieren. Durch Raum und Zeit zurückzublicken, um diese Objekte zu finden, ist, als würde man Berge finden, die hochgewachsen sind, wo am Tag zuvor flacher Boden war.

Um herauszufinden, wie Quasare so schnell so massereich werden, wollen Astronomen Quasare finden, bevor sie ihre Wirtsgalaxien mit ihrer Brillanz überstrahlen. Es kann jedoch schwierig sein, die „Vorher“-Bilder zu finden, teilweise aufgrund der Annahme, dass Quasare wachsen.

Die Handlung geht etwa so: Zwei gerade entstandene Galaxien im frühen Universum treffen aufeinander. Jeder von ihnen könnte bereits ein bereits massives zentrales Schwarzes Loch beherbergen. (Wie die Schwarzen Löcher überhaupt dorthin gelangen, ist eine andere Geschichte.) Bei der Kollision verschmelzen die Schwarzen Löcher der Galaxien zu einem einzigen, massereicheren; Gase, die in die Mitte umgeleitet werden, verleihen diesem neugeborenen Ungetüm noch mehr Masse.

Eine der besten Möglichkeiten, um festzustellen, ob ein supermassereiches Schwarzes Loch Nahrung zu sich nimmt, sind die Röntgenstrahlen, die von dem Material emittiert werden, das dem Schlund am nächsten ist. Aber der galaktische Zusammenbruch löst auch eine intensive Sternentstehung aus, die die Wirtsgalaxie erhellt, während sie das Zentrum in Staub hüllt – und diese Röntgenstrahlen vor dem Blick verbirgt. Nur wenn das Schwarze Loch angetriebene Winde und/oder einen Jet hat, die die Sternentstehung der Galaxie auslöschen, kann der Quasar in seinem Zentrum wirklich strahlen.

Solche Quasarvorläufer (in Fachbegriffen als Compton-dicke aktive galaktische Kerne bekannt) wurden zuvor im relativ nahen Universum gefunden. Aber wenn Quasare innerhalb der ersten Milliarde Jahre des Universums existieren, dann sollten die Vorläufer das auch tun.

Roter Quasar GNz7qAstronomen entdeckten GNz7q, nachdem sie Archivdaten aus dem Feld Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North) des Hubble-Weltraumteleskops erneut verarbeitet hatten (größeres Bild). Die frühe Galaxie und der spätere Quasar sind der rote, nicht aufgelöste Punkt in der Mitte des Einschubs. Wissenschaft: NASA / ESA / Garth Illingworth (UC Santa Cruz) / Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale) / Rychard Bouwens (LEI) / I. Labbe (LEI) / Cosmic Dawn Center / Niels-Bohr-Institut / Univ. aus Kopenhagen, Dänemark

Bei der erneuten Verarbeitung von Daten aus einem tiefen Bild des Hubble-Weltraumteleskops, das als Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS)-North bekannt ist, haben Seiji Fujimoto (Cosmic Dawn Center, Dänemark) und Kollegen einen solchen frühen Quasar-Vorläufer gefunden und über die Ergebnisse in Nature berichtet.

Die Galaxie mit dem Namen GNz7q existierte nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall und erlebt derzeit einen gewaltigen Starburst, bei dem jedes Jahr Sterne im Wert von etwa 1.600 Sonnen geboren werden. (Die Milchstraßengalaxie, als Referenz, produziert nur ein paar Sonnen im Wert von Sternen pro Jahr.) Eine Emissionslinie, die mit dieser Sternentstehung verbunden ist, bestätigt die extreme Entfernung der Galaxie von der Erde.

Die beobachtete Helligkeit von GNz7q bei infraroter Wellenlänge zeigt ein ähnliches Muster wie nähere Quasare, wird jedoch durch Staub auf die gleiche Weise gerötet, wie Staub in der Luft Sonnenuntergänge rötet. Bilder des Chandra-Röntgenobservatoriums desselben Feldes zeigen, dass die Galaxie sehr wenig oder gar keine Röntgenstrahlen aussendet, ein weiterer Hinweis darauf, dass Staub die Aktivität im galaktischen Zentrum verhüllt.

Wenn es in dieser Galaxie ein aktives supermassereiches Schwarzes Loch gibt, dann ist es ein Trottel: Etwa 10 Millionen Mal so groß wie die Masse der Sonne und mit einer Geschwindigkeit, die so extrem ist, dass es das Gas bald mit einer höheren Geschwindigkeit ausstoßen wird, als es hereinkommt.

Es besteht die Möglichkeit, dass statt eines gasfressenden Schwarzen Lochs stattdessen ein Kern intensiver Sternentstehung vorhanden ist. Fujimoto und Kollegen argumentieren, dass dies unwahrscheinlich ist, da das ultraviolette Licht aus einer so kompakten Quelle stammen müsste, dass es extreme Mengen an Sternentstehung erfordern würde, im Wert von über 5.000 Sonnen pro Jahr.

Ryan Hickox (Dartmouth College), der nicht an der Studie beteiligt war, weist jedoch darauf hin, dass dies eine reale Möglichkeit ist. „Es gibt Galaxien im näheren Universum, von denen bekannt ist, dass die Sternentstehung fast (wenn nicht ganz) so kompakt ist wie hier beobachtet“, bemerkt er. „Also ist die alternative Möglichkeit, wie das Papier vorschlägt, dass dies eine extrem kompakte Sternentstehung sein könnte, die einzigartig für das frühe Universum wäre, definitiv plausibel.“

Letztendlich werden weitere Beobachtungen dazu beitragen, herauszufinden, was diese ferne Galaxie bereithält, sei es ein staubumhülltes supermassereiches Schwarzes Loch oder eine intensive Sternenfabrik. „So oder so“, sagt Hickox, „es ist ein sehr interessantes Objekt!“


Ähnliche Artikel

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.

Schaltfläche "Zurück zum Anfang"