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Die verblüffende Ausrichtung entfernter Quasare
von Stefan Deiters
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19. November 2014

Bei Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO haben Astronomen eine bemerkenswerte Entdeckung gemacht: Offenbar sind die Rotationsachsen von supermassereichen Schwarzen Löchern über Distanzen von Milliarden Lichtjahren parallel zueinander angeordnet und scheinen zudem noch zu den Strukturen des kosmischen Netzes ausgerichtet zu sein.

Quasare

Veranschaulichung der jetzt entdeckten Ausrichtung der Rotationsachsen von Quasaren und des kosmischen Netzes.  Bild: ESO/M. Kornmesser [Großansicht]

In den Zentren der meisten Galaxien vermuten Astronomen supermassereiche Schwarze Löcher. Verschlingen diese Objekte mit einer hohen Rate Material aus ihrer Umgebung, sammelt sich dieses zunächst in einer rotierenden Scheibe um das Schwarze Loch.

Das Material in dieser sogenannten Akkretionsscheibe heizt sich auf extreme Temperaturen auf, so dass die Zentren von Galaxien mit sehr aktiven Schwarzen Löchern sehr hell erscheinen. Tatsächlich können sie so hell werden, dass sie den gesamten Rest der Galaxie überstrahlen. Astronomen nennen solche Objekte Quasare.

Damien Hutsemékers vom Institut d’Astrophysique et de Géophysique der belgischen Université de Liège und sein Team haben mit dem Instrument FORS am Very Large Telescope insgesamt 93 Quasare anvisiert, die ausgedehnte Gruppen bilden, die sich über mehrere Milliarden Lichtjahre erstrecken. Aufgrund ihrer Entfernung sehen wir die Quasare in einer Zeit, in der unser Universum nur ungefähr ein Drittel seines jetzigen Alters hatte.

"Die erste Merkwürdigkeit, die uns auffiel, war, dass einige der Rotationsachsen der Quasare zueinander ausgerichtet waren - obwohl diese Quasare mehrere Milliarden Lichtjahre trennen", erläutert Hutsemékers. Das Team hat anschließend überprüft, ob es zusätzlich noch einen Zusammenhang zwischen Ausrichtung der Rotationsachsen und der großräumigen Struktur des Universums geben könnte - des sogenannten kosmischen Netzes.

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Die Quasare sind - genau wie normale Galaxien - im Universum nämlich nicht gleichmäßig verteilt: Es gibt Bereiche, in denen sich zahlreiche Objekte finden und andere Regionen, in denen nur sehr wenige Objekte zu sehen sind. So bildet die sichtbare Materie eine Art kosmisches Netz aus Filamenten und Klumpen rund um riesige Leerräume.

Die neuen Beobachtungen mit dem Very Large Telescope deuten nun darauf hin, dass die Rotationsachsen der Quasare parallel zu den großräumigen Strukturen angeordnet sind, zu denen sie gehören. Befindet sich ein Quasar also in einem bestimmten Filament, dann ist die Rotationsachse des Schwarzen Lochs entlang des Filaments ausgerichtet. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die beobachtete Ausrichtung nur ein Zufall ist, schätzen die Astronomen auf weniger als ein Prozent.

"Eine Korrelation zwischen der Ausrichtung von Quasaren und der Struktur, zu der sie gehören, ist eine wichtige Vorhersage numerischer Modelle zur Entwicklung unseres Universums", ergänzt Dominique Sluse, der in Liège und am Argelander-Institut für Astronomie in Bonn arbeitet. "Unsere Beobachtungsdaten liefern den ersten experimentellen Beweis dieses Effekts auf Skalen, die viel größer sind als alles, was bisher für normale Galaxien beobachtet wurde."

Die Astronomen haben indirekt auf die Ausrichtung der Rotationsachsen geschlossen: Dazu haben sie die Polarisation des Lichts bei den Quasaren gemessen und bei 19 Exemplaren tatsächlich auch ein deutlich polarisiertes Signal gefunden. Zusammen mit weiteren Informationen ließ sich daraus der Winkel errechnen, unter dem man auf die Akkretionsscheibe blickt und somit auch die Ausrichtung der Rotationsachse des Quasars.

"Die Ausrichtung in den neuen Daten ist sogar auf größeren Skalen zu sehen, als aktuelle Simulationen vorhersagen", so Sluse. "Das könnte ein Hinweis darauf sein, dass es eine fehlende Zutat in unserem heutigen Modell des Universums gibt." Über ihre Beobachtungen berichten die Wissenschaftler heute in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

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siehe auch
Keck: Das kosmische Netz durchleuchtet - 22. Oktober 2014
Keck: Quasar beleuchtet kosmisches Netz - 21. Januar 2014
Aktive Galaxien: Ein Quasar wird geboren - 28. September 2012
VLBI: Detaillierter Blick ins Zentrum eines Quasars - 18. Juli 2012
Links im WWW
Preprint des Fachartikel (pdf-Download von eso.org)
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