Eines der mysteriösesten Objekte im Universum ist gerade etwas weniger mysteriös geworden.
Seit ihrer ersten Entdeckung haben Astronomen sechzig Jahre lang darüber nachgedacht, was Quasare sind. Was wir wussten, war Folgendes: Sie gehören zu den hellsten und mächtigsten Objekten im gesamten Universum. Sie sind äußerst entfernt von der Erde, kann aber so hell schimmern wie ein Billion Sterne, während sie sich in einem Raum zusammenballen, der so klein ist wie unser Sonnensystem – das ist ein extrem konzentriertes Energieniveau.
Aber bis zu dieser Woche waren sich Astronomen nicht ganz sicher, was diese extremen Explosionen überhaupt verursacht.
Quasare werden von supermassiven Schwarzen Löchern angetrieben und stoßen manchmal Materiewellen aus, die Babysterne auslöschen können.
Der Begriff Quasar ist eine Verkettung von quasi-stellaren Radioquellen – so genannt, weil Astronomen wie Hong-Yee Chiu, der den Begriff prägte, von diesen seltsamen interstellaren Objekten völlig verblüfft waren, als sie zum ersten Mal identifiziert wurden. Ihre starke Schwerkraft kann physikalische Illusionen erzeugen, die als Gravitationslinsen bekannt sind, bei denen Licht wie kosmische Lupen verzerrt wird. Noch vor einigen Jahrzehnten war es schwer zu wissen, aus welcher Richtung diese Linse kam.
Als wir es eingegrenzt haben, haben wir gelernt, dass Quasare im Zentrum von Galaxien sitzen, die riesige wirbelnde Scheiben aus Sternen, Gas, Staub und dunkler Materie sind, die durch die Schwerkraft aneinandergereiht sind. Das mag selbstverständlich erscheinen, aber Galaxien müssen sich drehen etwas. Die meisten Galaxien, einschließlich unserer, haben ein zentrales supermassereiches Schwarzes Loch, um das sich alles dreht – und so genannt, weil diese toten Sterne zwischen hunderttausend und zehn Milliarden Mal massereicher sein können als unsere Sonne. Die Milchstraße windet sich spiralförmig um ein supermassereiches Schwarzes Loch mit dem schönen Namen Sagittarius A*. Seit die Menschen über die Teleskoptechnologie verfügen, um die Verschmelzung von Schwarzen Löchern zu erkennen – was zugegebenermaßen noch nicht sehr lange her ist – haben wir die Verschmelzung von zwei supermassereichen Schwarzen Löchern noch nicht entdeckt. Wenn wir das tun, wird die Explosion unberechenbar sein.
Aber einige Galaxien haben ganz andere Objekte in ihrem Zentrum, die als aktiver galaktischer Kern (AGN) bezeichnet werden. Diese können ziemlich flüchtig sein, wie zum Beispiel Blazare, bei denen es sich um AGN handelt, die Jets aus ionisierter Materie ausstoßen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Aber Quasare sind AGN, die noch intensiver sind. Sie werden von supermassiven Schwarzen Löchern angetrieben, die manchmal Materiewellen ausstoßen, die Babysterne auslöschen können. Als solche sind sie zu einem wesentlichen Bestandteil unseres Verständnisses der frühen Entwicklung des Universums und der Galaxie geworden.
Leider sind Quasare trotz ihrer Bedeutung und beeindruckenden Zerstörungskraft aufgrund ihrer extremen Entfernung und Helligkeit schwer zu untersuchen. Sie haben auch keine sehr lange Lebensdauer im Vergleich zu dem Zeitpunkt, an dem ihre auslösenden Ereignisse eintreten, und ihre Helligkeit kann sich im Laufe der Zeit ändern, was die Beobachtungen weiter erschwert und die Daten verschleiert. All dies hat ihre Herkunft unklar gemacht.
Eine neue Studie in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society beleuchtet die Frage der Quasare und löst im Wesentlichen eines der zentralen Geheimnisse der Entstehung von Quasaren. Die Antwort könnte in galaktischen Kollisionen liegen.
Wie die Forscher erklären, scheinen kollidierende Galaxien die Bedingungen für die Geburt eines Quasars zu schaffen. Tatsächlich können diese heftigen Verflechtungen dazu führen, dass genügend Gas in Richtung der supermassiven Schwarzen Löcher im Kern strömt und die Quasaraktivität einleitet, noch bevor die beiden Galaxien vollständig verschmelzen.
Diese Theorie wurde schon früher aufgestellt, aber es gab noch nie zuvor so solide direkte Beweise. Die Forscher unter der Leitung von Jonathon Pierce, einem Postdoktoranden an der University of Hertfordshire, beobachteten fast 50 Galaxien, die Quasare beherbergen, und verglichen sie mit mehr als 100 quasarfreien Galaxien. Ähnliche Vergleiche wurden schon oft gemacht, aber dies ist das erste Mal, dass so viele Quasare mit einer solchen Empfindlichkeit abgebildet wurden. Sie nutzten Deep-Imaging-Beobachtungen des Isaac-Newton-Teleskops auf La Palma, einer der spanischen Kolonien auf den Kanarischen Inseln, und kamen zu dem Schluss, dass Galaxien, die Quasare beherbergen, mit etwa dreimal höherer Wahrscheinlichkeit kollidieren oder mit anderen Galaxien interagieren.
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In der Studie sagten die Autoren, dass ihre Bilder von Quasaren “starke Beweise dafür liefern, dass Galaxienwechselwirkungen der dominierende Auslösemechanismus für Quasare im lokalen Universum sind”. Dies, sagten sie, stimme mit Quasaren unterschiedlicher „Helligkeit“ überein, das heißt mit unterschiedlicher Stärke ihrer Radioemissionen.
„Quasare spielen eine Schlüsselrolle für unser Verständnis der Geschichte des Universums und möglicherweise auch der Zukunft der Milchstraße.“
Alle Quasare sind extrem weit entfernt, was bedeutet, dass sie sich auch in der fernen Vergangenheit befinden, da diese Entfernung mit früheren Zeitpunkten korreliert, wenn wir auf weit entfernte Objekte blicken. Es könnte jedoch in ein paar Milliarden Jahren einen Quasar in der Nähe geben, wenn Sie so lange warten können. Da die Milchstraße in einem langwierigen Prozess, der in etwa fünf Milliarden Jahren stattfinden wird, mit der Andromeda-Galaxie kollidiert, wird die Folge wahrscheinlich einen Quasar hervorbringen.
„Quasare sind eines der extremsten Phänomene im Universum, und was wir sehen, repräsentiert wahrscheinlich die Zukunft unserer eigenen Milchstraße, wenn sie in etwa fünf Milliarden Jahren mit der Andromeda-Galaxie kollidiert“, sagte Professor Clive Tadhunter von der Universität von Sheffields Department of Physics and Astronomy und einer der Co-Autoren des Papiers, sagte in einer Erklärung. „Es ist aufregend, diese Ereignisse zu beobachten und endlich zu verstehen, warum sie auftreten – aber zum Glück wird die Erde für eine ganze Weile nicht in der Nähe einer dieser apokalyptischen Episoden sein.“
Es hat jahrzehntelange Arbeit gekostet, um mit unserem Verständnis von Quasaren dahin zu kommen, wo wir jetzt stehen, was von grundlegender Bedeutung ist, um unsere Theorien darüber zu formen, wie das Universum entstanden ist und wohin es sich bewegt. Wie Pierce, der Hauptautor der Studie, in derselben Erklärung erklärte: „Eine der wichtigsten wissenschaftlichen Motivationen für das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA war die Erforschung der frühesten Galaxien im Universum, und Webb ist in der Lage, Licht selbst von den entferntesten Quasaren zu entdecken. vor fast 13 Milliarden Jahren emittiert wurden. Quasare spielen eine Schlüsselrolle für unser Verständnis der Geschichte des Universums und möglicherweise auch der Zukunft der Milchstraße.“
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