Astronomen haben 31 der ältesten je verzeichneten Quasare identifiziert — darunter zwei, die bereits mit dem Licht von rund einer Billion Sonnen strahlten, als das Universum erst 670 Millionen Jahre alt war, etwa 5 % seines heutigen Alters. Die Entdeckung wurde mit dem Weltraumteleskop Euclid der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gemacht und am 6. Juli in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht; sie hat die bekannte Zahl dieser frühesten kosmischen Leuchtfeuer mehr als verdoppelt.
Ein Quasar markiert ein kurzes, blendend helles Kapitel im Leben einer Galaxie. Gas und Staub strömen spiralförmig auf ein zentrales supermassereiches Schwarzes Loch zu, erhitzen sich auf Millionen Grad und setzen so viel Energie frei, dass der Kern der Galaxie kurzzeitig alles andere im Kosmos überstrahlen kann. Weil solche Objekte über Milliarden Lichtjahre hinweg sichtbar sind, dienen sie als seltene Wegweiser in die Frühzeit des Universums.
Die allerersten von ihnen zu finden, hat die Forschung lange zur Verzweiflung gebracht. Quasare aus dieser Epoche sind selten, weil erst wenige Galaxien groß genug herangewachsen waren, um sie zu beherbergen, und ihr schwaches, uraltes Licht lässt sich leicht mit dem naher Sterne verwechseln. Während sich der Raum ausdehnt, wird dieses Licht zudem ins Infrarote gestreckt — Wellenlängen, in denen die Erdatmosphäre selbst leuchtet und bodengebundene Teleskope blendet. Beobachtungen aus dem Orbit umgehen dieses Problem.
Eine Zählung, nicht nur die hellsten wenigen
Euclid, 2023 gestartet, wurde gebaut, um riesige Himmelsareale in großer Tiefe zu durchmustern. Mit Verfahren des maschinellen Lernens durchforstete das Team zig Millionen Lichtquellen und zog seine 31 Quasare aus der Euclid Wide Survey, die schließlich mehr als ein Drittel des Himmels kartieren wird. „Früher konnten wir nur eine Handvoll der allerhellsten uralten Quasare finden“, sagte Erstautor Daming Yang von der Universität Leiden. „Euclid erlaubt uns, weitaus effizienter über gewaltige Himmelsflächen hinweg zu suchen.“
Die beiden Rekordhalter, katalogisiert als EUCL J172902.75+641018.1 und EUCL J125308.55+705432.3, liegen bei Rotverschiebungen von 7,77 und 7,69 und gut 13 Milliarden Lichtjahre entfernt und übertreffen damit den bisherigen, 2021 aufgestellten Rekord. Ihre Existenz verschärft ein echtes Rätsel: wie Schwarze Löcher mit Hunderten Millionen Sonnenmassen so schnell entstehen konnten. Eine genauere Untersuchung des zweitältesten, geleitet von Silvia Belladitta, fand es eingebettet in eine staubige, gasreiche Galaxie, die in rasantem Tempo neue Sterne bildet — ein früher Hinweis darauf, wo solche Riesen heranwachsen.
Wo man einst mehr als ein Jahrzehnt brauchte, um die ersten zehn so weit entfernten Quasare zu finden, hat Euclid das nun in einem einzigen Jahr übertroffen. Die Mission, geleitet von der ESA mit Beiträgen der NASA, wird auch beim kommenden Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskop helfen. „Das Euclid-Team hat zum ersten Mal eine echte Zählung der Quasare in der Frühzeit des Universums vorgenommen“, sagte ESA-Forscher Antonio La Marca.