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Infrarot-Interferometrie eines entfernten Quasars mit überraschenden
Ergebnissen
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik
astronews.com
26. September 2025
Mithilfe modernster Technologie am Very Large Telescope
in Chile ist es gelungen, den leuchtstärksten bekannten Quasar detailliert zu
untersuchen und die Masse des zentralen Schwarzen Lochs deutlich präziser zu
bestimmen. Diese ist geringer als man erwartet hatte. Außerdem stellte das Team
fest, dass das meiste Gas nicht wie vermutet um das Schwarze Loch herum rotiert.
Künstlerische Darstellung eines schnell
Materie aufnehmenden Schwarzen Lochs, das starke
Gasströme aussendet.
Bild: NOIRLab / NSF / AURA
/ J. da Silva / M. Zamani [Großansicht] |
Diese bahnbrechende Beobachtung – die erste ihrer Art bei einer so hohen
Rotverschiebung – wurde durch die neuen adaptiven Optiksysteme (AO) ermöglicht,
die kürzlich am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) installiert
wurden. Das vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) und dem
GRAVITY+-Konsortium entwickelte AO-Upgrade verbessert die Korrektur der
atmosphärischen Unschärfe erheblich – unter Anpassung der zuvor im
ERIS-Instrument implementierten Technologie – und ermöglicht so tiefere und
empfindlichere Beobachtungen des fernen Universums. Ziel der aktuellen
Beobachtung war der leuchtstärkste bekannte Quasar bei einer Rotverschiebung von
4 – mehr als zwölf Milliarden Lichtjahre entfernt und damit weit vor der Epoche,
die als "kosmischer Mittag" bekannt ist.
Der untersuchte Quasar ist ein extremes Objekt, das erst 2024 durch ein Team
australischer Astronomen entdeckt wurde. Mithilfe des GRAVITY+-Instruments
konnten die Astronomen jetzt seine "Broad Line Region" (BLR) auflösen – den
Bereich, in dem Gas um das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie
wirbelt. Somit war es ihnen möglich, die Bewegung der Materie im Schwerefeld des
Schwarzen Lochs direkt zu beobachten. Durch die Kombination dieser Daten mit
einem Spektrum des ERIS-Instruments analysierte das Team gleichzeitig die
H-Beta- und H-Gamma-Emissionslinien und erhielt so ein robustes und
detailliertes kinematisches Modell der Gasdynamik in dieser Region.
Das Team stellte so fest, dass das Schwarze Loch in seinem Zentrum - trotz
der extremen Leuchtkraft des Quasars - "nur" eine Masse von 800 Millionen
Sonnenmassen hat - ein Zehntel weniger als Schätzungen auf der Basis
traditioneller Skalierungsbeziehungen. "Unser Ergebnis ist zuverlässig, da es
auf der tatsächlichen Bewegung des Gases basiert", sagt Ric Davies, leitender
Wissenschaftler am MPE. "Viele JWST-Studien verwenden Skalierungsgesetze, die in
diesen frühen Zeiten möglicherweise nicht gelten. Wenn unsere Ergebnisse typisch
sind, bedeutet dies, dass die Massen von Schwarzen Löchern im frühen Universum
systematisch überschätzt worden sein könnten." Das Team plant, weitere Quasare
mit ähnlichen Rotverschiebungen zu beobachten, um festzustellen, ob diese
Diskrepanz ein allgemeiner Trend ist.
In einem zweiten überraschenden Ergebnis fand das Team außerdem heraus, dass
80 % des Gases in der BLR nicht um das zentrale Schwarze Loch rotieren, sondern
mit Geschwindigkeiten von bis zu 10.000 km/s nach außen geblasen werden. "Dies
ist der stärkste Ausfluss, den wir je beobachtet haben. Anstatt das Gas in
größeren Maßstäben zu untersuchen, nachdem es mit dem Gas in der Wirtsgalaxie in
Interaktion getreten ist, konnten wir anhand dieser Daten seinen Ausgangspunkt
bestimmen", erklärt Taro Shimizu, der die Beobachtungen leitete und an der
Analyse beteiligt war.
Man nimmt an, dass diese Ausflüsse eine entscheidende Rolle bei der
Regulierung des Galaxienwachstums und der Akkretion von Schwarzen Löchern
spielen. Daher ist es ein wichtiger Schritt zum Verständnis der
Galaxienentwicklung, ihren Ausgangspunkt zu bestimmen. Diese Ergebnisse wurden
in Zusammenarbeit mit der neuen Max-Planck-Partnergruppe in Peking unter der
Leitung von Jinyi Shangguan erzielt. Sie zeigen, dass die
Infrarot-Interferometrie nun dieselbe Epoche wie das James Webb Space
Telescope erreichen kann und ergänzende Erkenntnisse mit einer weitaus
höheren räumlichen Auflösung liefert.
Die Ergebnisse sollen
in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht
werden.
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