Ausrichtung von Quasaren gibt Rätsel auf

Rätselhafte Gleichrichtung: An Quasaren im fernen Kosmos haben Astronomen etwas Ungewöhnliches entdeckt: Ihre Strahlenbündel scheinen sich aneinander und an den Großstrukturen des Kosmos zu orientieren – und das über Milliarden von Lichtjahren hinweg. Eine solche Gleichrichtung in so großem Maßstab wurde bisher noch nie beobachtet, wie die Forscher im Fachmagazin „Astronomy & Astrophysics“ berichten. Auch der Grund dafür ist noch unklar.

Das Licht von Quasaren ist über Milliarden von Lichtjahren hinweg sichtbar. Es entsteht durch Materie, die in die supermassereichen Schwarzen Löcher im Herzen aktiver Galaxien fällt. Schon früher hatten Astronomen bemerkt, dass die Strahlung einiger Quasare auf gleiche Weise polarisiert zu sein schien: Die Lichtwellen schwangen in die gleiche Richtung. Zunächst vermutete man dahinter eine nachträgliche Beeinflussung des Lichts auf ihrem Weg. Doch das ließ sich nicht bestätigen.

Damien Hutsemékers von der Universität Lüttich und seine Kollegen haben nun das Licht von 93 weit entfernten Quasaren genauer überprüft. Diese bilden eine riesige Gruppe, die sich über Milliarden von Lichtjahren erstreckt und aus der Zeit stammt, als das Universum erst ein Drittel so alt war wie heute. Für das Licht dieser Quasare ermittelten die Astronomen die lineare Polarisation mit dem FOS2-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der europäischen Südsternwarte auf dem Paranal in Chile.

Seltsam gleichgerichtet

„Als erste seltsame Sache bemerkten wir, dass die Rotationsachsen einiger Quasare aneinander ausgerichtet schienen“, berichtet Hutsemékers. Die Strahlung wies bei diesen Quasaren in die gleiche Richtung – und das, obwohl sie Milliarden Lichtjahren voneinander entfernt lagen. Eine gegenseitige Beeinflussung schied daher aus. Aber was verursachte dann diese Anordnung?

Die Achsen der Quasare sind an den Strukturen des kosmischen Netzes ausgerichtet © ESO/ M. Kornmesser

Um das zu klären, untersuchten die Astronomen als nächstes, ob die Quasare möglicherweise auch an der Struktur des sie umgebenden Kosmos orientiert waren. Denn die Galaxien im Kosmos sind nicht gleichmäßig verteilt, sondern bilden eine großräumige Struktur – ein kosmisches Netzwerk aus Gasfilamenten und Klumpen, an denen sich Galaxien und andere Materie konzentriert.

Am kosmischen Netz ausgerichtet

Und tatsächlich: Die Auswertungen ergaben, dass die Achsen vieler Quasare an den großräumigen kosmischen Strukturen ausgerichtet waren: „Die Polarisationsrichtung der Quasare ist entweder parallel oder senkrecht zu den Strukturen, zu denen sie gehören“, berichten die Forscher. In den langgestreckten Filamenten des kosmischen Netzes zeigten die Quasarachsen beispielsweise vorwiegend entlang dieser Äste. „Die Wahrscheinlichkeit, dass dies auf Zufall beruht, liegt in der Größenordnung von einem Prozent“, betonen Hutsemékers und seine Kollegen.

Das Besondere an dieser Entdeckung ist aber vor allem ihre Größenordnung: Für Galaxien ist schon länger bekannt, dass ihr Umfeld auch ihre Ausrichtung beeinflussen kann. Aber die jetzt beobachtete Gleichrichtung der Quasare lässt sich über mehr als 500 Megaparsec hinweg beobachten und ist damit mindestens eine Größenordnung größer, wie die Forscher berichten.

Fehlende Zutat im kosmologischen Modell?

Die große Frage ist daher, was genau die Schwarzen Löcher im Herzen dieser fernen aktiven Galaxien dazu bringt, sich so auszurichten. „Eine Korrelation zwischen der Orientierung der Quasare und den Strukturen, zu denen sie gehören, ist eine wichtige Vorhersage der numerischen Modelle, die die Entwicklung unseres Universums vorhersagen“, erklärt Dominique Sluse vom Argelander-Institut für Astronomie in Bonn. „Aber die Gleichrichtung in den neuen Daten könnte auch ein Hinweis darauf sein, dass in diesen Modellen noch eine verborgenen Zutat fehlt.“ (Astronomy & Astrophysics, in press; arXiv:1409.6098)

(ESO, 20.11.2014 – NPO)