Bildnachweis: SDSS
Die am weitesten entfernten bekannten Quasare zeigen, dass sich einige supermassereiche Schwarze Löcher gebildet haben, als das Universum nur 6 Prozent seines gegenwärtigen Alters oder etwa 700 Millionen Jahre nach dem Urknall war.
Wie sich im sehr frühen Universum so schnell schwarze Löcher von mehreren Milliarden Sonnenmassen gebildet haben, ist ein Rätsel, das Astronomen mit dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS) aufgeworfen haben. Sie haben 13 der ältesten und am weitesten entfernten Quasare entdeckt, die bisher gefunden wurden.
"Wir hoffen, diese Zahl in den nächsten drei Jahren mindestens zu verdoppeln", sagte Xiaohui Fan vom Steward Observatory der Universität von Arizona in Tucson.
Fan leitete das SDSS-Team, das die entfernten Quasare entdeckte, kompakte, aber leuchtende Objekte, von denen angenommen wird, dass sie von supermassiven Schwarzen Löchern angetrieben werden. Der am weitesten entfernte Quasar im Sternbild Ursa Major ist ungefähr 13 Milliarden Lichtjahre entfernt.
Die ältesten Quasare werfen andere spannende Fragen zum frühen Universum auf. Fan sprach heute (13. Februar) auf der Jahrestagung der American Association for the Advancement of Science in Seattle darüber.
Das Säuglingsuniversum bestand aus Wasserstoff und Helium.
"Aber wir sehen viele andere Elemente um diese frühen Quasare", sagte Fan. „Wir sehen Hinweise auf Kohlenstoff, Stickstoff, Eisen und andere Elemente, und es ist nicht klar, wie diese Elemente dorthin gelangt sind. Es gibt so viel Eisen, proportional zur Bevölkerung dieser frühen Systeme, wie es in reifen Galaxien in der Nähe gibt. “
Astronomen schätzen das aktuelle Alter des Universums auf 13,7 Milliarden Jahre. Quasare im frühen Universum sahen so ausgereift aus wie nahegelegene Galaxien, die sich wie die Milchstraße einige Milliarden Jahre nach dem Urknall bildeten.
Radioastronomen, die mit SDSS-Forschern zusammenarbeiteten, entdeckten Kohlenmonoxid, eine Schlüsselkomponente von Molekülwolken, in der Nähe der alten Quasare.
All diese Beweise deuten darauf hin, dass sich die ersten reifen Galaxien zusammen mit den alten supermassiven Schwarzen Löchern im sehr frühen Universum gebildet haben.
Obwohl Kosmologen nicht in Panik geraten, müssen sie die Theorie verfeinern, um zu klären, was los ist.
Fan und seine Kollegen glauben, dass die ältesten Quasare verwendet werden können, um das Ende des kosmischen dunklen Zeitalters und den Beginn der kosmischen Renaissance zu untersuchen.
Im sogenannten kosmischen dunklen Zeitalter war das Universum ein kalter, undurchsichtiger Ort ohne Sterne. Dann kam eine kritische Phase, in der das Universum einen schnellen Übergang durchlief. Die ersten Galaxien und Quasare bildeten sich in der kosmischen Renaissance und erhitzten das Universum, so dass es der Ort wurde, den wir heute sehen.
Fan und seine Kollegen glauben, dass einige ihrer ältesten bekannten Quasare den kritischen Übergang überspannen könnten.
„Unsere Beobachtungen legen nahe, dass während dieses Übergangs möglicherweise atomarer Wasserstoff vollständig ionisiert wird. Dieser Ionisationsprozess war einer der wichtigsten Prozesse in den ersten einer Milliarde Jahren. “
Aktuelle Beobachtungen zeigen gerade erst, wann und wie dieser Ionisationsprozess stattgefunden hat. Daten von entfernten Quasaren in Kombination mit anderen Beweisen, wie zum Beispiel dem kosmischen Mikrowellenhintergrund, bei dem es sich um Reliktstrahlung des Urknalls handelt, werden beginnen, die Theorie zu testen, wie die ersten Galaxien im Universum erschienen, sagte Fan.
Das Weltraumteleskop mit großer Apertur, das 6,5-Meter-James Webb-Weltraumteleskop der NASA, könnte nötig sein, um wirklich zu erforschen, was zwischen dem kosmischen Mittelalter und der kosmischen Renaissance passiert ist, sagte Fan.
Optische / infrarote bodengestützte Teleskope können keine Objekte erkennen, die weit über 6,5 hinaus rot verschoben sind, so Fan. Wasserdampf in der Erdatmosphäre absorbiert längere Infrarotwellenlängen. Daher ist ein weltraumgestütztes Teleskop erforderlich, wahrscheinlich mit einer Apertur, die größer ist als die des NASA-Spitzer-Teleskops, das jetzt die Erde umkreist, um Objekte mit einer Rotverschiebung von 7, 8 oder 10 Zoll zu untersuchen Detail, sagte Fan.
(Die sogenannte Rotverschiebung ist ein Phänomen, das proportional zur Geschwindigkeit eines Himmelsobjekts ist, das sich von der Erde entfernt. Die Linien in seinem Spektrum verschieben sich zu längeren roten Wellenlängen. Astronomen glauben nun, dass die am weitesten entfernten Objekte mit der höchsten Geschwindigkeit von der Erde zurücktreten Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto größer ist seine Rotverschiebung.)
Originalquelle: UA-Pressemitteilung
