Ein Team von Astronomen hat die bisher am weitesten entfernten verschmelzenden galaktischen Kerne entdeckt. Sie sehen aus wie damals, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war. Das Duo aktiver galaktischer Zentren, Quasare genannt, ist das einzige bestätigte Paar, das während der kosmischen Morgendämmerung beobachtet wurde.
Die beiden sehr roten Galaxien wurden von einem Team mithilfe der HyperSuprime-Cam des Subaru-Teleskops bei einer Rotverschiebung von z=6,05 entdeckt (was darauf hindeutet, dass sie heute so zu sehen sind wie vor über 12 Milliarden Jahren). Für den durchschnittlichen Betrachter sehen sie nichts Besonderes aus: ein paar schwache rote Flecken in einem Bild, das von näheren Galaxien und Sternen schillert. Doch mithilfe nachfolgender spektroskopischer Aufnahmen der Objekte konnten die Forscher feststellen, dass ein Quasarpaar die Lichtquelle war. Die Untersuchung des Teams war veröffentlicht im Astrophysikalische Journalbriefe und ein Begleitpapier wurde zur Veröffentlichung in AAS Journals angenommen.
„Mittlerweile sind im frühen Universum einige Hundert Quasare bekannt, doch keiner davon wurde als Paar gefunden“, teilte Yoshiki Matsuoka, Astronom an der japanischen Ehime-Universität und Hauptautor der Studie, Gizmodo in einer E-Mail mit. „Dies steht im Widerspruch zu einer naiven Erwartung der Standardtheorie der Kosmologie, die davon ausgeht, dass sich das Universum durch häufige Verschmelzungen von Galaxien entwickelt hat, was natürlich dazu führen würde, dass im gesamten Universum viele verschmelzende Quasarpaare beobachtet werden.“
„Unsere Entdeckung liefert den ersten Beweis dafür, dass ein solches Paar tatsächlich in der kosmischen Morgendämmerung vorhanden war“, fügte Matsuoka hinzu. „Sie untermauert die Vorstellung, dass das Universum durch Verschmelzungen entstanden ist.“
Die Kosmische Morgendämmerung ist der Zeitraum im frühen Universum, als die ersten Lichtquellen entstanden. Dieser Zeitraum dauerte von etwa 50 Millionen Jahren nach dem Urknall bis zu einem Alter von einer Milliarde Jahre (heute ist es etwa 13,77 Milliarden Jahre alt). Dass Quasare so früh im Universum entdeckt werden wurde, daher ist ihre direkte Beobachtung willkommen.
Im Zentrum dieser Quasare befinden sich Schwarze Löcher – Raumzeitbereiche mit so starken Gravitationsfeldern, dass ihnen kein Licht entkommen kann. Das bedeutet, dass Schwarze Löcher der Ort sind, an dem alle Wahrnehmungsinstrumente der Astronomie ihre Leistung verlieren und astrophysikalischen Theorien und Simulationen Platz machen. Die Schwarzen Löcher in jedem Quasar haben jeweils etwa die 100-Millionen-fache Masse unserer Sonne. Da die Massen der Löcher ungefähr gleich sind, nennt das Team sie laut Matsuoka Zwillinge.
„Obwohl es sich nur um den ersten und einzigen Fall handelt, weist der vorliegende Befund darauf hin, dass supermassive Schwarze Löcher und Galaxien tatsächlich durch Verschmelzungen miteinander entstanden sind“, sagte Matsuoka. „Es unterstützt unser Standardparadigma zur Entwicklung des Universums unter der starken Anziehungskraft der Schwerkraft, die auf jedes einzelne Stückchen Materie einwirkt.“
Neue Augen am Himmel – wie das lang erwartete Vera Rubin Observatorium in Chile – wird mehr vom südlichen Himmel in Echtzeit enthüllen und Astronomen dabei helfen, Objekte in der Nah- und Ferne zu klassifizieren. Das neue Team schlägt auch Beobachtungen des Quasarpaares mit dem Webb-Weltraumteleskop vor, um die Natur des Gases aufzuklären, das durch die Kerne der Galaxien strömt und wie aus diesem Gas möglicherweise Sterne entstehen könnten.
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