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VLT
Gewaltige Halos um entfernte Quasare
von Stefan Deiters
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27. Oktober 2016

Mithilfe des Very Large Telescope haben Astronomen festgestellt, dass gewaltige leuchtende Wolken aus Gas um entfernte Quasare deutlich häufiger sind, als man bislang angenommen hatte. Auch die Eigenschaften dieser sogenannten Halos haben die Forscher überrascht: Die neuen Beobachtungen passen schwer zu den aktuellen Theorien über die Entstehung von Galaxien im jungen Universum.

Quasare

9 der 19 mit MUSE am Very Large Telescope beobachteten Quasare. Bild: ESO/Borisova et al. [Gesamtansicht]

Mit dem Instrument MUSE am Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO hat ein internationales Astronomenteam jetzt das Gas in der Umgebung von entfernten aktiven Galaxien untersucht. Diese sogenannten Quasare sind so weit von uns entfernt, dass wir sie in einem Entwicklungszustand sehen, der dem weniger als zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall entspricht.

Bei Quasaren handelt es sich um Systeme, in deren Zentrum sich ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet, das gerade mit hoher Rate Material verschlingt. Dieses Material aber heizt sich, bevor es auf Nimmerwiedersehen in dem Schwarzen Loch verschwindet, auf extrem hohe Temperaturen auf, so dass die unmittelbare Umgebung des Schwarzen Lochs extrem hell ist. Quasare gehören daher zu den leuchtkräftigsten Objekten im Universum.

Bei früheren Studien hatte man etwa um zehn Prozent der Quasare gewaltige Halos aus Gas entdeckt, die sich bis zu 300.000 Lichtjahre vom Zentrum des Quasars entfernt ins All erstrecken. Für die jetzt vorgestellte Untersuchung wurden 19 Quasare aus den hellsten mit MUSE beobachtbaren Quasaren ausgewählt. Nach der bisherigen Quote hätten davon zwei über ausgedehnte Halos verfügen müssen, entdeckt wurden solche Halos allerdings um alle 19 Quasare. Dies könnte mit der deutlich höheren Empfindlichkeit von MUSE im Vergleich zu früheren Instrumenten zu tun haben, doch sind weitere Beobachtungen nötig, um sich da ganz sicher zu sein.

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"Es ist noch zu früh, um sagen zu können, dass unsere neue Beobachtungstechnik der Grund dafür ist, oder ob es irgendwelche Besonderheiten in Bezug auf die Quasare in unserer Stichprobe gibt", so Elena Borisova von der ETH Zürich. "Wir können also noch viel lernen; wir sind noch ganz am Anfang einer neuen Ära von Entdeckungen".

Eigentlich hatten sich die Astronomen bei ihrer Studie gar nicht so sehr für die Halos von Quasaren interessiert, sondern wollten das großräumige kosmische Netzwerk aus Gas untersuchen, in dem die Quasare die hellen Knotenpunkte darstellen. Schwer erkennbare Filamente aus Gas verbinden dabei die einzelnen Galaxien. Das dadurch entstehende Netz ist die ausgedehnteste Struktur im Universum. Die Entdeckung der hellen Halos um 19 Quasare bietet nun eine gute Gelegenheit, um das Gas dieses Netzwerks genauer zu untersuchen.

Die Untersuchung der 19 Quasare lieferte auch eine weitere Überraschung: Das Gas in den Halos ist offenbar mit nur rund 10.000 Grad Celsius sehr viel kälter, als man das aus den Theorien über die Struktur und Entstehung von Galaxien erwarten würde. Diese sagen nämlich Gastemperaturen von über einer Million Grad voraus.

"Wir haben für unsere Beobachtungen die besonderen Fähigkeiten von MUSE vollständig ausnutzen können, und damit den Weg für zukünftige Durchmusterungen geebnet", so Sebastiano Cantalupo von der ETH Zürich. "Zusammen mit einer neuen Generation an theoretischen und numerischen Modellen wird dieser Ansatz auch in Zukunft Einblicke in die Entstehung kosmischer Strukturen und Entwicklung von Galaxien bieten."

Bei MUSE handelt es sich um einen leistungsfähigen Feldspektrografen, mit dem man sowohl Bilder gewinnen, als auch Spektren aufnehmen kann. Große astronomische Objekte lassen sich damit in ihrer Gesamtheit beobachten. Gleichzeitig kann für jedes Pixel die Lichtintensität als Funktion der Wellenlänge gemessen werden.

Über ihre Beobachtungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal erscheinen wird. 

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siehe auch
VLT: Die verblüffende Ausrichtung entfernter Quasare - 19. November 2014
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 Fachartikels bei arXiv.org (pdf-Download von eso.org)
ESO
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