Infrarotastronomie: Blick auf eine der ersten Großgalaxien im Universum

© 2009 Tomotsugu Goto et al. (Ausschnitt)

Eine neue Infrarotkamera ermöglichte Astronomen einen sehr tiefen Blick in die Anfangszeit des Universums: Sie bildet Details einer Protogalaxie ab, wie sie nur 800 Millionen Jahre nach dem Urknall aussah. Das Sternsystem ist annähernd so groß und massereich wie unsere Milchstraße, das Schwarze Loch in seinem aktiven Zentrum schätzen Forscher jedoch auf die 200-fache Masse des Exemplars in unserer Galaxis. Extrem massereiche Schwarze Löcher könnten demnach tatsächlich die Keime der ersten Galaxien gewesen sein, wie Astronomen schon zuvor gemutmaßt hatten.

Subaru-Aufnahme von CFHQS J2329-0301 | Dieses Bild der Protogalaxie CFHQSJ2329-0301 nahmen japanische Forscher am Mauna-Kea-Observatorium auf Hawaii auf. Es zeigt das Sternsystem zu einem Zeitpunkt, als das Universum rund 800 Millionen Jahre alt war. Die starke Strahlung aus dem Zentrum deutet auf ein extrem massereiches Schwarzes Loch hin.
Die Farben Rot, Grün und Blau im Bild entsprechen drei Wellenlängen im nahen Infrarot. Tatsächlich begann dieses Licht allerdings im Ultravioletten seine Reise, doch die Expansion des Universums zog die Lichtwellen auf ihrem Weg um das 6,4-fache in die Länge.

Die namenlose Galaxie mit der Katalognummer J2329-0301 hatten Astronomen schon 2007 bei einer systematischen Suche nach weit entfernten Quasaren entdeckt, zunächst aber nur das helle Zentrum der Galaxie punktförmig abbilden können. Die Aufnahme des Teleskop Subaru auf Hawai macht dagegen erstmals auch die umgebende Materie sichtbar. Für das Bild von J2329-0301 mussten die Wissenschaftler um Tomotsugu Goto von der University of Hawaii den 8,2-Meter-Spiegel des Teleskops mehr als fünf Stunden lang auf die Galaxie ausrichten. Die scheinbare Größe des Objekts am Himmel entspricht dabei nur der einer 1-Euro-Münze in mehr als einem Kilometer Entfernung. Bis heute ist J2329-0301 der am weitesten entfernte bekannte Quasar.

Illustration eines Quasars | Junge Quasare verschlingen große Mengen Gas aus ihrer nächsten Umgebung und senden dabei an jedem Pol einen Kegel aus Materie und energiereicher Strahlung (=Jet) ins All. Das angezogene Material strudelt in einer Scheibe auf das zentrale Schwarze Loch zu und wird dabei mehrere Millionen Grad heiß. Starke Magnetfelder beschleunigen einen Großteil dieses Plasmas in den Polregionen nach außen.

Anders als bei bekannten Galaxien im frühen Universum ist die Sternentstehung in J2329-0301 erstaunlich gering. Während viele dieser "jungen Wilden" jährlich neue Sterne mit zusammen mehr als 100 Sonnenmassen bilden, deuten die Subaru-Messungen auf lediglich 1,6 Sonnenmassen jährlich im Umfeld des entfernten Quasars. Auch dies spricht dafür, dass das Schwarze Loch sehr schnell einen Großteil der Materie an sich gerissen hat, während die Gasdichte in der äußeren Galaxie eher gering ist.

Wie genau die extrem massereichen Schwarzen Löcher entstanden, die sich heute im Kern der meisten Galaxien finden, ist noch immer eines der größten Rätsel der Astronomie. Sicher ist inzwischen nur, dass sie sehr rasch auf ihre heutige Masse von Millionen bis Milliarden Sonnen anwuchsen. Bereits eine Milliarde Jahre nach dem Urknall kamen fast keine neuen Exemplare mehr hinzu. (rs)