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Kosmologie: Zwei verschmelzende Quasare im jungen Universum entdeckt

Mit den Großteleskopen Gemini und Subaru gelang es, zwei miteinander verschmelzende Quasare im jungen Universum zu entdecken.
Zwei miteinander verschmelzende Quasare (künstlerische Darstellung)
Künstlerische Ansicht von zwei miteinander verschmelzenden Quasaren. Die sie antreibenden Schwarzen Löcher sind von heißen Akkretionsscheiben umgeben, in denen sich die auf die Schwarzen Löcher einströmende Materie sammelt.

Die Kollision von Galaxien ist ein im Universum sehr häufig auftretender Prozess. Er sorgte dafür, dass in den zurückliegenden 13,8 Milliarden Jahren nach dem Urknall aus vielen kleinen Welteninseln die riesigen Galaxien entstanden, die wir heute beobachten können. Das wird hierarchisches Wachstum genannt. Bei der Kollision von zwei Galaxien vereinigen sich auch die beiden zentralen, extrem massereichen Schwarzen Löcher. Nun konnte eine bevorstehende Verschmelzung von zwei aktiven Schwarzen Löchern im jungen Universum beobachtet werden, als das Weltall erst rund sieben Prozent seines heutigen Alters erreicht hatte, die kosmologische Rotverschiebung der beiden Quasare beträgt z = 6,05. Darüber berichtet das Team um Yoshiki Matsuoka von der japanischen Ehime University.

Das Besondere an diesen beiden Objekten ist jedoch, dass es sich bei ihnen um die am weitesten von uns befindlichen Quasare handelt, deren Verschmelzung wir beobachten können. Es sind Schwarze Löcher, die seinerzeit, also vor 12,8 Milliarden Jahren, dabei waren, riesige Mengen an Materie einzusammeln. Da diese auf Grund der Erhaltung des Drehimpulses nicht direkt auf die Schwarzen Löcher strömen kann, sammelt sie sich in dichten Scheiben aus Gas und Staub um die Schwarzen Löcher an. Die Scheiben werden durch Reibung des Materials in ihnen sehr heiß und senden dadurch große Mengen an Strahlung aus. Zudem entstehen in ihnen starke Magnetfelder, die dafür sorgen, dass je zwei Gasstrahlen, die Jets entstehen, in denen ein Teil der Materie aus den Scheiben auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wird. Sowohl die Akkretionsscheiben als auch die Jets sorgen dafür, dass die Schwarzen Löcher ihre Wirtsgalaxie deutlich überstrahlen.

Mit einem Alter von 12,9 Milliarden Jahren fällt der Doppelquasar in die Epoche der Reionisation, die etwa 150 Millionen Jahre nach dem Urknall begann und bis etwa eine Milliarde Jahre anhielt. Diese Zeit wird auch als »kosmische Dämmerung« bezeichnet. Etwa 300 Millionen Jahre nach dem Urknall sorgte die Strahlung der ersten Sterne, Galaxien und Quasare dafür, dass das neutrale intergalaktische Gas, das zum größten Teil aus Wasserstoff besteht, ionisiert wurde. Dann konnte sich elektromagnetische Strahlung leichter ausbreiten, weil neutraler Wasserstoff sie zuvor eher blockiert hatte.

Bislang wurden etwa 300 Quasare in der Epoche der Reionisation gefunden, aber bislang kein Doppelquasar. Um sicherzugehen, dass nicht eine Gravitationslinse oder ein Vordergrundobjekt einen Doppelquasar nur vortäuschten, setzte die Gruppe um Matsuoka die beiden Großteleskope Gemini North und Subaru ein, die sich beide auf dem Mauna Kea in Hawaii befinden. Anhand ihrer Spektren ließ sich dann zweifelsfrei feststellen, dass es sich wirklich um einen Doppelquasar handelt.

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