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Das erste kosmische Ungeheuer

Astronomie|Physik

Das erste kosmische Ungeheuer
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So könnte der Monster-Quasar ausgesehen haben: Das UV-Licht ionisierte das Gas in der Umgebung, das daraufhin rötlich leuchtete. (c) Gemini Observatory
Einen Quasar der Superlative hat ein internationales Forscherteam am Rande des bekannten Universums entdeckt: Das Licht des Objekts mit dem Namen ULAS J1120+0641 ging auf die Reise, als das Universum erst 770 Millionen Jahre alt war. Damit ist es älter und weiter entfernt als alle anderen bekannten Quasare. Der neue Quasar strahlt zudem extrem hell, woraus die Forscher um Daniel Mortlock schließen, dass er ein wahres Monster verbirgt: ein Schwarzes Loch mit einer Masse von zwei Milliarden Sonnen.

„Es ist schwer, zu verstehen, wie sich so kurze Zeit nach dem Urknall ein Schwarzes Loch bilden konnte, das Milliarden Mal soviel Masse hat wie die Sonne“, sagt Mortlock. Bisherige Theorien haben dafür keine plausible Erklärung. „Vielleicht wird uns dieser Quasar ja helfen, zu verstehen, wie supermassereiche Schwarze Löcher entstanden“, sagt Steve Warren, einer der Co-Autoren.

Quasare sind extrem helle Leuchtquellen am Himmel, die vor allem in der Urzeit des Universums aktiv waren. Astronomen gehen davon aus, dass damals gewaltige Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien heranwuchsen, die Unmengen von Gas aufsaugten. Diese Materie wurde in ihrem Todestanz so stark erhitzt, dass sie hell zu leuchten begann. Quasare sind in der Regel nicht größer als das Sonnensystem, überstrahlen aber ihre gesamte Galaxie.

Bei der Suche nach den ersten Quasaren gab es bislang eine Grenze: Quasare, die weniger als etwa eine Milliarde Jahre nach dem Urknall entstanden, sind für optische Teleskope unsichtbar. Das liegt daran, dass sich die Wellenlänge des Quasar-Lichtes auf dem Weg durch den Kosmos in den infraroten Bereich verschiebt. Die Forscher um Mortlock durchforsteten nun einen umfassenden Katalog mit Infrarot-Lichtquellen im Universum, um ältere Quasare aufzuspüren.

Erst nach fünf Jahren wurden sie dabei fündig. Zu ihrer Überraschung stießen auf ein sehr weit entferntes Objekt aus einer relativ frühen Zeit, in der sich gerade die ersten Galaxien bildeten. „Diese Lichtquelle ist hundertmal heller als alles andere, was man bislang in so einer großen Entfernung entdeckt hat“, sagt Mortlock. Der neue Quasar öffnet daher ein Fenster in eine rätselhafte Epoche in der Geschichte des Universums.

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Einige hunderttausend Jahre nach dem Urknall lag der Wasserstoff im jungen Universum als neutrales Gas vor. Doch als die ersten Sterne aufglühten, riss ihre Strahlung die Elektronen von den Atomkernen weg. Diese Phase war ein Meilenstein in der Geschichte des Kosmos, Astronomen bezeichnen sie als Epoche der Reionisierung. Bis heute gibt es im interstellaren Medium kaum neutralen, sondern vor allem ionisierten Wasserstoff, also einzelne Protonen und Elektronen.

Der neue Quasar strahlte mitten in dieser aufregenden Epoche, wie die Forscher ermittelten. In seiner Umgebung waren noch etwa zehn Prozent des Wasserstoffs nicht ionisiert. Beim nächst jüngeren bekannten Quasar war es nur noch ein Tausendstel. „Wir haben lange versucht, Materie an dieser kritischen Abzweigung des Universums zu untersuchen“, sagt Steve Warren. „Jetzt haben wir es endlich geschafft ? das ist, als ob wir einen neuen Kontinent entdeckt hätten.“

Daniel Mortlock (Imperial College London) et al.: Nature, Bd. 474, S. 616, doi:10.1038/nature10159 wissenschaft.de – Ute Kehse
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