Die Beobachtung eines fernen Quasars erlaubt es, die Anfänge des Universums zu studieren
– Nachrichten vom 18. September 2018 –
Quasare sind sehr aktive Kerne von Galaxien. In diesen Kernen akkumuliert ein extrem massives zentrales Schwarzes Loch Materie in seiner Akkretionsscheibe und stößt es dann entlang der Linien seines Magnetfeldes aus. Die Energien sind so stark, dass sich die Materie-Strahlen eines Quasars der Lichtgeschwindigkeit nähern können. Dieses Material steigt auf unglaubliche Temperaturen an, so sehr, dass der Quasar und seine Gasstrahlen die intensivsten Lichtquellen sind, die je entdeckt wurden. Dies bedeutet, dass wir sie in großer Entfernung beobachten können und deshalb in der Geschichte des Universums sehr weit zurückgehen.
Zwei Artikel wurden gerade in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht. Sie zeigen detailliert die Entdeckung eines sehr interessanten Quasars. Das Licht des Quasars PSO J352 4034-15 3373 wurde vor 13 Milliarden Jahren ausgegeben, als das Universum einige hundert Millionen Jahre alt war. Aber unsere Modelle weisen darauf hin, dass das Universum damals sehr verschieden von dem war, was es heute ist. Die Sterne und Galaxien, die an diesen Tagen entstanden sind, haben nicht viel mit den neueren Sternen und Galaxien gemeinsam. Wir beobachten den Quasar PSO J352 4034-15 3373, um Spuren dieser Periode der Geschichte des Universums namens Reionisation zu finden.
Während seiner Jugend war das Universum undurchsichtig. Für ein paar hunderttausend Jahre war es eine Reihe von Elementarteilchen. Protonen, Neutronen und Elektronen koexistierten, ohne Atome erzeugen zu können. Die ersten Atome von Wasserstoff und Helium erschienen dank der Abkühlung des Universums. Diese Epoche wird Rekombination genannt. Mit den ersten Atomen erscheinen auch die ersten Lichter. Nach der Rekombination ist das Universum ein weites Feld von Wasserstoff und neutralem Helium geworden. Es dauerte weitere 400 Millionen Jahre, bis die ersten Sterne und Galaxien entstanden waren.
Diese ersten Sterne sind Monster mit 1000 Sonnenmassen. Sie brennen sehr schnell und sterben in gigantischen Explosionen, die die ersten schwarzen Löcher zur Welt bringen. Die Strahlung dieser ersten Generation von Sternen ionisiert die umgebenden Wasserstoffwolken. Deshalb nennt man diese Epoche Reionisierung für diesen Teil der Geschichte des Universums. Aber im Moment gibt es in dieser Chronologie noch Diskussionen.
Der Quasar PSO J352 4034-15 3373 ist interessant, weil er das Tauchen am Ende dieser Reionisationszeit ermöglicht. PSO J352 4034-15 3373 ist nicht das älteste Element, das beobachtet wurde. Im Moment wird das Alter der Galaxie GN-z11 auf 400 Millionen zusätzliche Jahre geschätzt. Der Quasar PSO J352 4034-15 3373 hingegen ist viel heller und damit ein ideales Untersuchungsobjekt für die Anfänge des Universums. Die Bilder des Quasars sind drei leichte Aufgaben, wahrscheinlich die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs und seine Materiestrahlen. Es wird angenommen, dass zur Zeit der Reionisation Galaxien viel kleiner waren als heute. Sie schlossen sich dann für Milliarden von Jahren zusammen, um riesige Strukturen wie die Milchstraße hervorzubringen.
Durch die Messung der Gasausstoßgeschwindigkeit aus dem Quasar und die Untersuchung der Absorptionslinien des von PSO J352 4034-15 3373 emittierten Lichts sollten wir in der Lage sein, unsere Modelle über die Anfänge des Universums zu spezifizieren. Da sich das Universum in ständiger Expansion befindet, ist diese alte Galaxie jetzt etwa vierzig Milliarden Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt. Seitdem hat es sich wahrscheinlich verändert, vielleicht verschmolzen oder vielleicht ausgelöscht.
Bild von der NASA [Public Domain], über Wikimedia Commons
Quellen
