Eine Zusammenarbeit zwischen dem Euclid-Weltraumteleskop und bodengestützten Observatorien wie dem Subaru-Teleskop hat zur Identifizierung von 31 bisher ungesehenen Quasaren im frühen Universum geführt. Angetrieben von supermassereichen Schwarzen Löchern setzen zwei dieser Objekte einen neuen Meilenstein: Sie sind die am weitesten entfernten und ältesten, die jemals von der Astronomie aufgezeichnet wurden. Für diese Enthüllung waren die mit der Weitwinkelkamera des Subaru aufgenommenen Bilder von entscheidender Bedeutung.
Betrachtung der am weitesten entfernten Quasare und ihrer Epochenaufzeichnung
Diese aktiven galaktischen Kerne, bekannt als Quasare, stellen unglaublich leuchtende Regionen dar, angetrieben von supermassiven Schwarzen Löchern im Herzen von Galaxien. Die intensive Freisetzung von Energie erfolgt, wenn Materie von diesen kolossalen Objekten angezogen wird und starkes Licht aussendet. Die Strahlungsintensität eines Quasars übersteigt oft die Helligkeit seiner eigenen Galaxie, was ihn zu wertvollen Werkzeugen für die Erforschung des frühen Kosmos macht.
In ihrem primitivsten Zustand fungieren Quasare als authentische kosmische „Zeitmaschinen“ und bieten einen Einblick in die Kindheit des Universums. Die Analyse dieser Phänomene ermöglicht es Astronomen, die Geheimnisse der Entstehung und des Wachstums der ersten Galaxien und supermassiven Schwarzen Löcher zu lüften. Das Verständnis seiner Existenz ist wichtig, um die Entwicklung des Kosmos auf das aktuelle Szenario zurückzuführen.
Die Komplexität und Helligkeit von Quasaren in der künstlerischen Darstellung
Die Suche nach Quasaren in den frühen Stadien des Universums ist seit vielen Jahrzehnten ein ständiges Ziel der Astronomie. In den letzten zehn Jahren gelang es den Untersuchungen des Subaru-Teleskops, etwa zweihundert dieser Urobjekte zu identifizieren, wobei der Schwerpunkt auf solchen mit geringerer Leuchtintensität lag. Bei den extremsten Entfernungen von mehr als 13 Milliarden Lichtjahren reichte die Zahl der bekannten Quasare jedoch nicht aus, um ein vollständiges Bild ihrer Population zu vermitteln.
Mit dem Start der Euclid-Mission durch die Europäische Weltraumorganisation (ESA) änderte sich das Beobachtungsszenario radikal. Das im Jahr 2023 gestartete Euclid-Teleskop verfügt über ein riesiges Sichtfeld mit verbesserter Empfindlichkeit und ermöglicht die Erkennung von Quasaren, die zwischen 10 und 100 Mal schwächer sind als diejenigen, die in früheren groß angelegten Untersuchungen identifiziert wurden.
Zuvor waren der wissenschaftlichen Gemeinschaft nur neun Quasare mit Rotverschiebungen über 7 bekannt, aber diese neue Entdeckung fügt dieser Gruppe zwölf weitere hinzu. Insbesondere die Objekte EUCL J172902.75+641018.1 (Rotverschiebung 7,77) und EUCL J125308.55+705432.3 (Rotverschiebung 7,69) sind die am weitesten entfernten Quasare, die jemals identifiziert wurden. Sie sind mehr als 13 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und stammen aus einer Zeit nur 670 Millionen Jahre nach dem Urknall.
In die bemerkenswerte Entdeckung flossen auch optische Bildinformationen der Hyper Suprime-Cam (HSC) des Subaru-Teleskops ein. Masafusa Onoue, Forscherin an der Waseda-Universität und Mitglied des internationalen Euclid-Teams, betont, wie wichtig es ist, die Infrarotdaten von Euclid mit optischen Beobachtungen bei kürzeren Wellenlängen zu kombinieren. Um Quasare im frühen Universum zu lokalisieren, ist es seiner Meinung nach wichtig, diejenigen zu identifizieren, die im Infrarotbereich intensiv leuchten, ihre Helligkeit aber im sichtbaren Lichtbereich abrupt abnehmen. Die HSC-Aufzeichnungen waren entscheidend für die Verfeinerung der Kandidatenliste und die Auswahl der beiden Quasare, die nun den Titel der am weitesten entfernten Quasare tragen.
Zusammen mit anderen Observatorien auf Maunakea spielt das Subaru-Teleskop eine wichtige Unterstützungsrolle für die Euclid-Mission und liefert Schnappschüsse des Himmels der nördlichen Hemisphäre. Die Entdeckung mehrerer entfernter Quasare in diesem frühen Stadium der Untersuchung unterstreicht die robuste Zusammenarbeit zwischen Euclid und bodengestützten Beobachtungsstationen.
Euclid wurde im Juli 2023 gestartet, die Kartierungsarbeiten beginnen im Februar 2024 und soll Milliarden von Galaxien katalogisieren und die riesige dreidimensionale Struktur des Universums aufdecken. Die jüngsten Erkenntnisse basieren auf Daten aus nur achtzehn Monaten und markieren den Beginn einer langen Reise. Im Laufe seiner sechsjährigen Mission soll das Teleskop Hunderte von Quasaren in der Urphase des Kosmos identifizieren und so wesentlich zum Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Galaxien und supermassereichen Schwarzen Löchern beitragen.
Das Ausmaß der kosmischen Kartierung und die Position der neuen Rekordhalter
„Trotz der umfangreichen bereits durchgeführten Forschung bleibt die schnelle Entstehung und das schnelle Wachstum supermassiver Schwarzer Löcher mit milliardenfach größeren Massen als die der Sonne in den frühen Stadien des Universums ein Rätsel. Mit der Bestätigung dieses neuen Entfernungsrekords ist dieses Rätsel noch deutlicher geworden“, kommentiert Masafusa Onoue die zentrale Frage.
Yoshiki Matsuoka von der Ehime-Universität, Teil des Entdeckungsteams und langjähriger Leiter der Untersuchung entfernter Quasare mit dem Subaru-Teleskop, bemerkt: „Es ist beeindruckend, dass Euclid in so kurzer Zeit einen Erfolg erzielt hat, der Jahrzehnte bodengestützter Untersuchungen übertrifft. Zukünftige Beobachtungen werden zweifellos Quasare in noch größeren Entfernungen und in noch früheren kosmischen Epochen aufdecken. Zu diesem Zweck wird die weitere Überwachung mit dem Subaru-Teleskop erforderlich sein.“ Wir freuen uns darauf, herauszufinden, wie weit in der kosmischen Vergangenheit Quasare gefunden werden können. Dies wird sicherlich entscheidende Hinweise auf die Entstehung supermassiver Schwarzer Löcher liefern.
