Kosmische Leuchtfeuer kartiert: Astronomen haben die bisher umfassendste Karte der Quasare erstellt. Sie zeigt die Positionen und Entfernungen von 1,3 Millionen dieser aktiven Galaxienkerne und erfasst dabei das bisher größte Volumen des Kosmos. Die fernsten dieser Quasare leuchteten schon, als das Universum erst 1,5 Milliarden Jahre alt war. Diese Daten werden dabei helfen, die Ausdehnung des Kosmos und die Dunkle Energie, aber auch die Materieverteilung im All besser zu verstehen.
Quasare zählen zu den hellsten Objekten im Kosmos. Die intensiven Strahlenkegel dieser aktiven Galaxienkerne reichen Milliarden Lichtjahre weit ins All hinaus, ihr Urheber ist jeweils ein supermassereiches Schwarze Loch im Zentrum dieser fernen Galaxien. Wegen ihrer Helligkeit sind Quasare wichtige Messhilfen für die Astronomie. Ihre Verteilung und ihr Alter liefern Informationen über die Expansion des Kosmos und die rätselhafte Dunkle Energie. Aber auch die Materieverteilung und andere kosmologische Parameter messen Astronomen mithilfe ferner Quasare. Umso wichtiger ist es, die Quasare möglichst genau und umfassend zu kartieren.
Größtes dreidimensional erfasstes Volumen
Jetzt haben Astronomen um Kate Storey-Fisher von der New York University die Quasarpositionen im bisher größten Himmelsausschnitt kartiert. „Unser Quasar-Katalog unterscheidet sich von allen früheren, indem er uns eine dreidimensionale Karte des größten bisher erfassten Volumens unseres Universums liefert“, sagt Storey-Fishers Kollege David Hogg. „Er hat zwar nicht die größte Quasarzahl und auch die höchste spektrale Auflösung, aber es ist der Katalog mit dem größten kosmischen Volumen.“
Für ihre Kartierung wertete das Team den dritten Datenkatalog des europäischen Gaia-Weltraumteleskops aus. Dieser enthält die Positionen und Rotverschiebungen für gut sechs Millionen Quasarkandidaten. Um diese zu verifizieren und noch präzisere Angaben zu ihrer Entfernung zu erhalten, glichen die Astronomen diese Daten mit zwei weiteren Datensätzen ab, die vom WISE-Satelliten der NASA und dem Sloan Digital Sky Survey stammen.
Position und Entfernung von 1,3 Millionen Quasaren
Das Ergebnis ist eine Karte, die die Positionen und Entfernungen von gut 1,3 Millionen Quasaren zeigt. Der kartierte Ausschnitt umfasst in der Fläche den gesamten sichtbaren Himmel und zeigt auch die Quasare des bisher weniger gründlich kartierten Südhimmels. Zudem reicht das dreidimensional kartierte Volumen bis ins ferne All: Die fernsten kartierten Quasare leuchteten schon, als das Universum erst 1,5 Milliarden Jahre alt war.
„Insgesamt repräsentiert dieser Quasarkatalog eine bisher beispiellose Ressource für die Quasarforschung und Kosmologie“, erklären die Astronomen. Die „Quaia“ getaufte Karte eigne sich besonders für großskalige Analysen der kosmischen Struktur, wie beispielsweise der Homogenität und Isotropie der Materieverteilung. „Wir konnten auf dieser Basis bereits Messungen zur Materieverteilung im frühen Kosmos durchführen, die denen der großen internationalen Projekte nicht nachstehen“, sagt Storey-Fisher.
Messhilfe für Dunkle Energie, Expansion und Materieverteilung
Astronomen können den neuen Quasar-Katalog auch dazu nutzen, die kosmische Expansion und den Effekt der Dunklen Energie genauer zu erforschen. Denn bisher gibt es Diskrepanzen zwischen den auf Basis der kosmischen Hintergrundstrahlung erhobenen Ausdehnungsrate des frühen Kosmos und der mithilfe von Supernovae, veränderlichen Sternen oder Roten Riesen ermittelten Expansionsrate im heutigen All. „Der Katalog ist besonders gut dafür geeignet, Kreuzvergleiche mit anderen All-Sky-Beobachtungen solcher Tracer durchzuführen“, erklärt das Team.
„Forschende in aller Welt nutzen unseren Quasar-Katalog bereits, um alles Mögliche zu messen – von den Dichtefluktuationen im jungen Universum über die Verteilung der kosmischen Voids bis zur Bewegung unseres Sonnensystems durch den Kosmos“, sagt Storey-Fisher. Erste Studien auf Basis von Quaia seien schon in Arbeit. (The Astrophysical Journal, 2024; doi: 10.3847/1538-4357/ad1328)
Quelle: Simons Foundation
