SPITZER
Schwarzes Loch bläst Staub ins All
von Stefan Deiters
astronews.com
10. Oktober 2007

Staub spielt im All eine wichtige Rolle: Für die Entstehung von Sternen, Planeten und auch von Leben ist der Stoff eine wichtige Voraussetzung. Doch woher kamen die benötigten Staubmengen in der Kinderzeit des Universums? Neue Beobachtungen des  Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer lieferten jetzt möglicherweise eine Antwort. Astronomen entdeckten nämlich Staub in den Winden eines supermassereichen Schwarzen Lochs.

Mit Hilfe des Weltraumteleskops Spitzer haben Astronomen Staubkörner um einen entfernten Quasar gefunden. Bild: NASA / JPL-Caltech /T. Pyle (SSC)

"Wir waren sehr überrascht, als wir offenbar frisch entstandenen Staub in einem Wind entdeckten, der von einem supermassereichen Schwarzen Loch ins All bläst", berichtet Ciska Marwick-Kemper von der englischen University of Manchester. "Das könnte erklären, woher der Staub kommt, den wir benötigen, um die erste Generation von Sternen im jungen Universum zu erzeugen." Die Ergebnisse von Marwick-Kemper und ihren Kollegen erscheinen in einer der kommenden Ausgaben der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters.

Staub spielt bei der Entstehung von Planeten, Sternen, Galaxien und auch von Leben, wie wir es kennen, eine wichtige Rolle. Der Staub etwa, der zur Entstehung der Sonne und des Sonnensystems benötigt wurde, entstand vor vielen Milliarden Jahren in anderen Sternen, die sich am Ende ihres Lebens aufblähten und ihre äußeren Hüllen ins All abstießen und manchmal sogar als Supernovae explodierten. Wir alle sind daher aus Sternenstaub gemacht.

Doch woher kam der Staub in einer Zeit, als es Sterne noch nicht lange genug gab, um Staub zu produzieren? Woher kam der Staub, als das Universum nur ein Zehntel seines jetzigen Alters hatte? Eine Möglichkeit, die Theoretiker vorschlugen, war, dass es damals sehr massereiche, äußerst kurzlebige Sterne gab, die bald als Supernova explodierten und so für den benötigten Staub sorgten. Nach einer anderen Theorie entstand der Staub um Quasare, also um wachsende supermassereiche Schwarze Löcher. Diese sind von einer dicken Doughnut-förmigen Wolke umgeben, in deren äußeren Bereichen Staub entstehen und von Winden ins All geblasen werden könnte.

"Quasare sind da wie Krümelmonster", vergleicht Sarah Gallager von der University of California in Los Angeles, die auch an den Untersuchungen beteiligt war. "Sie haben keine besonders guten Tischmanieren und verschlingen oft weniger als sie wieder in Form von Winden ins All abstoßen." 

Doch bislang gab es keinerlei Beweise dafür, dass durch Quasare oder Supernovae auch die Mengen an Staub entstehen können, die nötig sind, um die Beobachtungen im jungen Universum zu erklären. Marwick-Kemper und ihr Team wollten aber zumindest die Quasar-Theorie gründlicher untersuchen und beobachteten dazu den Quasar PG2112+059 in rund acht Milliarden Lichtjahren Entfernung. Dieser Quasar ist zwar noch nicht weit genug entfernt, um sich wirklich im jungen Universum zu befinden, doch ist er uns nahe genug, um die Frage nach der Staubproduktion genauer zu untersuchen.

Das Team nutzte das Infrarotspektrometer von Spitzer, um nach Spuren von verschiedenen Mineralien im Licht des fernen Quasars zu suchen. Dabei entdeckten sie Bestandteile, die etwa in Glas, Sand und Marmor vorkommen und sogar solche aus Rubinen oder Saphiren. Während die Astronomen die Bestandteile von Glas erwartet hatten, waren die übrigen entdeckten Stoffe eine Überraschung. Diese Mineralien finden sich nämlich normalerweise nicht in Galaxien und werden im freien Weltraum von der dortigen Strahlung schnell zerstört. Das könnte aber bedeuten, dass sie gerade frisch im Wind des Schwarzen Lochs entstanden sind.

Mit der Entdeckung ist die Frage nach der Quelle des Staubs im frühen Universum allerdings noch nicht abschließend beantwortet. Marwick-Kemper und ihr Team wollen weitere Quasare untersuchen, um herauszufinden, ob auch diese in ihren Winden Staub produzieren. Außerdem müssen Quasare nicht die einzige Quelle dieser so wichtigen Substanz sein. "Supernovae könnten unter gewissen Bedingungen sogar eine wichtigere Rolle bei der Staubproduktion gespielt haben", so die Wissenschaftlerin. "Wir aber sind recht zufrieden, dass es uns gelungen ist, verschiedenen Arten von Staub in einem Quasar nachzuweisen, der viele Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist."