31 uralte Quasare entdeckt – früher als gedacht

Quasare zählen zu den hellsten und energiereichsten Objekten im Universum. Sie entstehen, wenn supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien riesige Mengen an Materie verschlingen und dabei so viel Energie freisetzen, dass sie über Milliarden von Lichtjahren hinweg sichtbar sind. Ein internationales Forscherteam hat nun 31 der ältesten je entdeckten Quasare identifiziert – darunter die beiden frühesten bekannten Exemplare. Diese Objekte leuchteten bereits mit der Kraft von etwa einer Billion Sonnen, als das Universum erst rund 670 Millionen Jahre alt war, also weniger als fünf Prozent seines heutigen Alters.

Die Entdeckung gelang mit dem Euclid-Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation ESA, das 2023 gestartet wurde. Euclid umkreist die Erde in 1,5 Millionen Kilometern Entfernung und kartiert mehr als ein Drittel des gesamten Himmels. Da es oberhalb der störenden Erdatmosphäre arbeitet, kann es das schwache Infrarotlicht dieser fernen Objekte einfangen, das durch die Ausdehnung des Universums in diesen Wellenlängenbereich verschoben wurde – ein Effekt, den Astronomen als Rotverschiebung bezeichnen. Je höher die Rotverschiebung, desto weiter entfernt und früher im Kosmos befindet sich ein Objekt. Die beiden ältesten Quasare haben Rotverschiebungen von 7,69 und 7,77 – ein neuer Rekord.

Bislang hatten Astronomen nur etwa zehn solcher uralten Quasare gefunden, und das über mehr als ein Jahrzehnt hinweg. Euclid hat diese Zahl in nur einem Jahr mehr als verdoppelt. „Euclid ist ein echter Game-Changer“, sagt Hauptautor Daming Yang von der Universität Leiden. „Vorher konnten wir nur eine Handvoll der hellsten alten Quasare finden, aber Euclid erlaubt uns, viel effizienter über riesige Himmelsflächen zu suchen und viel schwächeres Licht einzufangen.“ Die Forscher nutzten zudem maschinelles Lernen, um aus zig Millionen astronomischer Quellen die wenigen echten Quasare herauszufiltern.

Die neu entdeckten Quasare stammen aus einer entscheidenden Phase der kosmischen Geschichte, der sogenannten Reionisations-Ära. Damals verwandelten die ersten Sterne und Galaxien das Universum, indem sie das neutrale Wasserstoffgas ionisierten, das den Raum erfüllte. Diese Epoche prägte die gesamte weitere Entwicklung des Kosmos. Die Forscher haben bereits Beobachtungszeit mit dem James-Webb-Weltraumteleskop und dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) beantragt, um die Quasare genauer zu untersuchen – etwa die Masse ihrer Schwarzen Löcher, die chemische Zusammensetzung des umgebenden Gases und die Sternentstehung in ihren Wirtsgalaxien. „Das größere Ziel ist es, all dies zu einer kohärenten Zeitlinie zusammenzufügen“, sagt Co-Autor Joseph Hennawi von der University of California in Santa Barbara. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.