Hellster Quasar des frühen Kosmos entdeckt

Uralter Massegigant: Astronomen haben den hellsten Quasar des frühen Kosmos entdeckt. Der aktive Galaxienkern leuchtet heller als 600 Billionen Sonnen und ist bereits 12,8 Milliarden Jahre alt. Er stammt damit aus einer Zeit nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall. Aufgespürt haben die Forscher ihn mithilfe einer Gravitationslinse – einer Vordergrundgalaxie, die das Licht des fernen Quasars verstärkte und vergrößerte.

Quasare – quasistellare Objekte – gehören zu den hellsten Objekten des Universums. Sie bestehen aus einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum einer fernen Galaxie, das enorme Mengen Materie einsaugt. Dabei wird Energie in Form von Strahlung frei, die über Milliarden Lichtjahre hinweg sichtbar ist.

Fahndung nach uralten Quasaren

Inzwischen haben Astronomen bereits Quasare entdeckt, die knapp 13 Milliarden Jahre alt sind. Wie jedoch diese Massegiganten so kurz nach dem Urknall entstehen konnten und welche Rolle sie für die Sternenbildung im frühen Kosmos spielten, ist bislang erst in Teilen verstanden. Einer der Gründe dafür: Bisher wurden nur wenige extrem alte Quasare gefunden.

Aufnahme des Quasars J043947.08+163415.7 und der Vordergrundgalaxie, die als Gravitationslinse wirkte. © NASA/ESA, X. Fan/ University of Arizona

Einen besonderen Vertreter dieser primordialen Massegiganten haben nun Astronomen um Xiaohui Fan von der University of Arizona entdeckt. Aufgespürt haben die Forscher den Quasar J043947.08+163415.7 mithilfe einer Gravitationslinse – einer lichtschwachen Galaxie im Vordergrund, deren Schwerkraft das Licht des fernen Quasars um das rund 50-Fache verstärkte und ihn dreifach vergrößerte.

Heller als 600 Billionen Sonnen

Der neuentdeckte Quasar liegt 12,8 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt und stammt damit aus der Zeit der Reionisierung – der Ära, in der die Strahlung der ersten Sterne die neutralen Wasserstoffwolken im Kosmos ionisierte. Der Quasar strahlt so hell wie 600 Billionen Sonnen und ist damit eines der hellsten Objekte des frühen Kosmos – und der hellste Quasar, der je durch den Gravitationslinsen-Effekt gefunden wurde.

„Wir dürften wohl nur wenige noch hellere Quasare als diesen im gesamten beobachtbaren Universum finden“, sagt Fan. „Nach so etwas haben wir lange gesucht.“ Nähere Untersuchungen enthüllten, dass das supermassereiche Schwarze Loch im Herzen der fernen Galaxie hunderte Millionen Sonnenmassen umfasst und enorme Mengen Materie einsaugt. Gleichzeitig aber könnten in seinem Umfeld rund 10.000 neue Sterne pro Jahr entstehen.

„Phantome“ des frühen Kosmos

Schon länger vermuten Astronomen, dass es im frühen Kosmos viele aktive Galaxienkerne wie J043947.08+163415.7 gegeben haben muss – und dass ihre Strahlung die Reionisierung verursachte. Doch bisher liegt die Zahl der beobachteten alten Quasare weit unter der vermuteten. „Dieser Fund ist daher eine überraschende und wichtige Entdeckung“, sagt Koautor Fabio Pacucci von der Yale University.

Wie die Forscher erklären, könnten viele der uralten Quasare durch Vordergrundgalaxien kaschiert worden sein. Denn diese Galaxien verstärken zwar das Licht der fernen Massegiganten, gleichzeitig aber „verunreinigen“ sie das stark rotverschobene Licht dieser Quasare mit ihrem eigenen, bläulicheren Licht. „Unsere theoretischen Studien prognostizieren, dass wir dadurch einen erheblichen Teil solcher ‚Phantomquasare‘ übersehen haben könnten“, sagt Pacucci. Der aktuelle Fund gebe nun wertvolle Hinweise, wie man diese „Phantome“ trotzdem aufspüren könne. (Astrophysical Journal Letters, 2019; doi: 10.3847/2041-8213/aaeffe)

Quelle: W.M Keck Observatory, Space Telescope Science Institute