Quasistellare Objekte, kurz Quasare, sind die hellsten Objekte im Kosmos. Diese supermassereichen Schwarzen Löcher in fernen Galaxien können hunderte Millionen bis mehrere Milliarden Sonnenmassen umfassen und sind so aktiv, dass sie enorme Mengen an Strahlung freisetzen. Diese ist noch über Milliarden von Lichtjahren hinweg sichtbar. Viele der heute bekannten Quasare leuchteten schon weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall.
Das wirft die Frage auf, wie diese Giganten so schnell so groß werden konnten. Weil die Wachstumsrate eines Schwarzen Lochs durch das sogenannte Eddington-Limit begrenzt ist, können die frühen Quasare nicht durch das bloße Verschlingen von Gas und Sternen allmählich herangewachsen sein – die Zeit reichte dafür nicht. „Wie diese riesigen Systeme entstanden und so schnell wuchsen ist eines der größten Rätsel der Astrophysik“, erklärt Erstautor Daming Yang von der Universität Leiden.
Warum frühe Quasare so schwer zu finden sind
Um dieses Rätsel zu lösen, suchen Astronomen nach frühen Quasaren, die sich noch im Wachstum befinden und zeigen könnten, wie die Vorgänger der späteren Riesen aussahen. Doch diese sind schwer zu finden. Die frühesten Quasare sind so weit entfernt und ihr Licht ist so stark gedehnt, dass sie trotz ihrer enormen Leuchtkraft nur als winzige, schwache Infrarot-Lichtpunkte erscheinen. Zudem waren Galaxien in der Frühphase des Kosmos noch deutlich seltener, entsprechend dünn gesät sind auch frühe Quasare.
„Für jeden frühen Quasar gibt es tausende Sterne in unserer Milchstraße und in nahen Nachbargalaxien, die in den Aufnahmen nahezu identisch aussehen“, erklärt Yang. „Wir brauchen daher eine Durchmusterung, die sowohl weit genug schaut als auch ein großes Blickfeld hat, um ihr schwaches Licht einzufangen.“ Hier kommt nun das europäische Weltraumteleskop Euclid ins Spiel. Das 2023 ins All gestartete Teleskop kann in nur einem Durchgang einen großen Himmelsausschnitt in hoher Auflösung und Schärfe abbilden. Mit seinem NISP-Spektrometer kann es im Nahinfrarotbereich bis in den frühen Kosmos zurückschauen.
31 frühe Quasare auf einen Streich
Jetzt haben die Astronomen mithilfe von Euclid-Aufnahmen 31 frühe Quasare aufgespürt, sie gehören zu den ältesten bisher bekannten aktiven Galaxienkernen. Zwölf von ihnen haben eine Rotverschiebung von mehr als z = 7. Sie leuchteten demnach schon in den ersten 770 Millionen Jahren nach dem Urknall. „Diese Funde erhöhen die Zahl bekannter Quasare aus dieser frühen Ära um das mehr als Doppelte“, sagt Co-Autor Antonio La Marca von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA.
Zwei der neu entdeckten Quasare sind neue Rekordhalter: Sie sind die frühesten bisher bekannten Exemplare dieser kosmischen Leuchttürme. Mit einer Rotverschiebung von 7,77 und 7,69 sind die Quasare EUCL J172902.75+641018.1 und EUCL J125308.55+705432.3 älter und weiter von uns entfernt als jeder andere zuvor entdeckte Quasar. Der bisherige Rekordhalter hatte eine Rotverschiebung von 7,64. Die beiden neuentdeckten Quasare existierten schon vor mehr als 13 Milliarden Jahren und entstanden während der ersten 670 Millionen Jahre nach dem Urknall. Dennoch leuchteten sie schon so hell wie Billionen Sonnen.
Diese Aufnahmen des Weltraumteleskops Euclid zeigen 15 der 31 neuentdeckten Quasare aus dem frühen Kosmos. Die beiden rot markierten sind die neuen Rekordhalter – die frühesten bisher bekannten Quasare. — © ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing Euclid Science Ground Segment and Antoine Basset (CNES)
Rekordhalter vertiefen das Quasar-Rätsel
Damit stellen die neuentdeckten Quasare nicht nur neue Rekorde auf – sie vertiefen auch das Rätsel um diese frühen Giganten. „Jeder Schritt in der Zeit zurück macht dieses Puzzle noch mysteriöser“, sagt Co-Autor Joseph Hennawi von der Universität Leiden und der University of California in Santa Barbara. „Denn noch immer wissen wir nicht, wie das Universum solche supermassereichen Schwarzen Löcher so schnell bilden konnte.“
Erste nähere Analysen der Euclid-Daten zum Quasar EUCL J125308.55+705432.3 legen nahe, dass dieses aktive Schwarze Loch im Herzen einer staub- und gasreichen Galaxie mit extrem hoher Sternbildungsrate liegt. Dies könnte ein Hinweis auf die Umgebungsverhältnisse sein, die diesen supermassereichen Schwarzen Löchern ihr schnelles Wachstum ermöglichten.
„Ein echter Gamechanger“
Noch steht die Fahndung nach frühen Quasaren aber erst am Anfang. Die Astronomen erwarten, dass das Euclid-Teleskop im Verlauf seiner weiteren Durchmusterung noch zahlreiche weitere Vertreter dieser frühen Massegiganten aufspüren wird. „Euclid ist ein echter Gamechanger“, sagt Yang. „Zuvor konnten wir nur eine Handvoll der hellsten Quasare finden, aber mit Euclid können wir große Bereiche des Himmels auch nach leuchtschwächeren Exemplaren absuchen.“
Ziel der Astronomen ist es, den ersten Quasar mit einer Rotverschiebung von mehr als z = 8 zu finden, er würde dann aus der Zeit weniger als 630 Millionen Jahre nach dem Urknall stammen. „Die größere Vision ist es, all dies zu einer kohärenten Zeitlinie zusammenzufügen – einer Quasar-Chronik der ersten Milliarden Jahre unseres Kosmos“, erklärt Hennawi.
Die Astronomen haben zusätzlich schon Beobachtungszeit am James-Webb-Weltraumteleskop beantragt, um die neu entdeckten Quasare und ihre Galaxien genauer untersuchen zu können. Auch große Radioteleskope wie das ALMA-Array in Chile werden die Wirtsgalaxien der neu entdeckten Quasare nun näher in Augenschein nehmen.
Quelle: Daming Yang (Universität Leiden) et al., Astronomy and Astrophysics, 2026; doi: 10.1051/0004-6361/202658883
