Zwischen den Galaxien großer Haufen liegt heute ein dünnes Plasma mit vielen Millionen Kelvin. Wann diese heißen Atmosphären entstanden, war bisher kaum beobachtet. Ein Team der Università degli Studi di Milano-Bicocca hat nun eine frühe Form davon nachgewiesen.

Die Forschenden untersuchten den Protohaufen MQN01, eine dichte Ansammlung junger Galaxien bei einer Rotverschiebung von 3,25. Ihr Licht stammt aus einer Zeit rund 2,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Im Zentrum sitzt der extrem helle Quasar CTS G18.01. Um ihn herum zeigt die Analyse ausgedehnte weiche Röntgenstrahlung. Sie reicht mindestens 30 Kiloparsec nach außen, also knapp 100.000 Lichtjahre. Das berichtet scinexx. Die Studie erschien nach Angaben von space.com am 24. Juli in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

Das Signal ist winzig. Nach Abzug des Hintergrunds und der punktförmigen Quasarstrahlung blieben rund 66 Nettozählungen im Bereich von 0,5 bis 2 Kiloelektronenvolt. Grundlage waren 634.000 Sekunden Beobachtungszeit mit dem Röntgenteleskop Chandra, rund 176 Stunden. Aus Form und Spektrum der Emission errechnet das Team eine Gastemperatur von etwa 20 Millionen Kelvin. Die heiße Gasmasse im Halo beziffert es auf rund 2,6 Billionen Sonnenmassen.

Woher die Hitze kommt

Als Wärmequelle sehen die Autoren vor allem die Schwerkraft. Kühleres Gas fällt in das tiefe Gravitationsfeld des wachsenden Halos, und Stoßwellen heizen es dabei stark auf. „Wir glauben, eine Phase erfasst zu haben, in der kaltes Gas in das Gravitationspotenzial dieses massereichen Halos fällt und durch Gravitationsschocks auf etwa 20 Millionen Kelvin erhitzt wird“, sagt Sebastiano Cantalupo von der Universität Mailand-Bicocca. Die gemessenen Dichten und Drücke liegen ein bis zwei Größenordnungen über denen heutiger Galaxienhaufen.

Wichtig für die Deutung ist die Art des Quasars. CTS G18.01 ist radioleise. Bei früheren Funden in ähnlicher Entfernung stammte die Röntgenstrahlung meist aus starken Radiojets. Diese Erklärung scheidet hier aus. Auch das Quasarlicht allein reicht den Berechnungen nach nicht, um das Gas so hell leuchten zu lassen.

Das Team traute den eigenen Daten zunächst nicht. „Am Anfang waren wir selbst äußerst skeptisch“, sagt Andrea Travascio vom Istituto Nazionale di Astrofisica, der die Untersuchung als Postdoc in Mailand leitete. Gegenüber space.com beschreibt er, wie die Gruppe künstliche Ausströmungen und instrumentelle Effekte prüfte und wieder verwarf. Ob MQN01 ein Sonderfall ist, bleibt offen. Travascio und seine Kollegen durchsuchen nun Archivdaten von Hunderten weiteren Quasaren nach derselben heißen Phase.