Astrofotografie :: Quasare

Quasare

Quasare bilden eine äußerst exotische Klasse von DSO. Sie befinden sich meist in sehr großer Entfernung - mehrere Milliarden Lichtjahre - von uns, so daß wir ihren Zustand beobachten können, wie er im noch jungen Universum war. Da in ihnen nach heutigen Erkenntnissen Materie in reine Strahlungsenergie verwandelt wird, was die effizienteste Art der Energieerzeugung darstellt, zählen sie zu den hellsten Himmelskörpern überhaupt. Absolute Helligkeiten von -27 Magnituden (das ist die 6.318.708.521.809-fache Leuchtkraft unserer Sonne!!!) sind noch völlig normal, es gibt auch noch hellere...

 

• Was sind Quasare?

´Quasi Stellare Objekte (QSO)´ sind keineswegs Sterne, auch wenn sie sich rein visuell nicht von ihnen unterscheiden. Vielmehr handelt es sich bei ihnen um extrem aktive Galaxienkerne, die ein gigantisches, rotierendes Schwarzes Loch mit bis zu mehreren Milliarden (!!!) Sonnenmassen enthalten. Dieses Schwarze Loch saugt alle Materie in seiner Umgebung auf. Dabei stürzt diese Materie auf einer sich immer schneller drehenden Spiralbahn (=Akkretionsscheibe) auf das Schwarze Loch zu und wird dabei auf fast Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Dabei wird etwa die Hälfte dieser Materie in reine Strahlungsenergie umgewandelt. Dieses unfaßbare Inferno spielt sich innerhalb dieser Akkretionsscheibe ab, deren Durchmesser noch gut in unser Sonnensystem passen würde!!! Von dieser kleinen Fläche wird eine unvorstellbare Lichtmenge abgegeben, die die einer ganzen Galaxie um Größenordnungen übersteigt!!! Damit sind Quasare die mit Abstand hellsten bekannten Objekte im ganzen Universum. Und genau diese Strahlung ist das einzige, was wir mit Amateurteleskopen zu sehen bekommen. Den Rest der Galaxie können wir auf Grund der hohen Entfernung meist nicht ausmachen.

 

• Ein Quasar in 32,6 Lichtjahren Entfernung

Um die gewaltige Leuchtkraft dieser extremen Objekte zu veranschaulichen, machen wir mal folgendes Gedankenexperiment:

Nehmen wir an, unser Sonnensystem befände sich 32,6 Lichtjahre (in einer solchen Entfernung würde man unsere Sonne fast nicht mehr sehen) von einem Quasar wie 3C273 entfernt, wobei die Erde zufällig genau zwischen Sonne und Quasar steht (Oppositionsstellung). Dann würde kurz nach Sonnenuntergang ein unvorstellbar heller "Stern" im Osten aufgehen. Es wäre wieder exakt so hell wie am Tage, obwohl die Lichtquelle punktförmig ist. Ein kurzer Blick mit dem ungeschützten Auge dorthin würde zur sofortigen Erblindung führen. Die extrem harte UV- und Röntgenstrahlung würde in kürzester Zeit alles Leben auslöschen. Dieses Gedankenexperiment ist allerdings wirklich rein hypothetisch, denn in 32,6 Lichtjahren Entfernung von einem Quasar wie 3C273 kann sich so etwas wie Leben selbst unter günstigsten Umständen niemals entwickeln!

 

• Das ´Quasarenzeitalter´

Wenn man sich mal eine Statistik anschaut, nach der die Quasare in Abhängigkeit von ihrer Entfernung zu uns aufgeschlüsselt sind, dann stellt man eine interessante Häufung fest, die bei einer Rotverschiebung von gut 2 ein deutliches Maximum aufweist. Das entspricht einer Entfernung von gut 10 Mrd. Lichtjahren und zeitlich einer Epoche, als das Universum etwa 1/3 des heutigen Alters hatte, also knapp 5 Mrd. Jahre alt war. In unserer näheren galaktischen Nachbarschaft bis etwa 500 Mio. Lichtjahren finden sich keine riesigen Quasare mit absoluten Helligkeiten von -26 mag und aufwärts mehr, dafür nicht wenige AGN. Bekannte Beispiele sind die nur 60 Mio. Lichtjahre entfernte Seyfert Galaxie Messier 77 oder die elliptische Riesengalaxie Messier 87. Auch der Kern der Spindelgalaxie NGC 3115 wird als ´Ex-Quasar´ gehandelt, der sein Material inzwischen längst aufgebraucht hat.

 
 

• Kosmologische Entfernung oder Lichtreisezeit?

Bei richtig großen Rotverschiebungen kommt ein interessanter Effekt zum Tragen - die fortlaufende und seit wenigen Milliarden Jahren beschleunigte Ausdehnung des Universums. Und mit ihr bekommen die Begriffe ´Entfernung´ und ´Lichtreisezeit´ eine stark zunehmend unterschiedliche Bedeutung. Wenn man beispielsweise die Lichtreisezeit eines Photons vom Mond bis zur Erde betrachtet, dann kann man daraus sehr leicht die Entfernung bestimmen, beides also 1:1 umsetzen. Anders sieht das bei einem Photon aus, das uns von einem weit entfernten Objekt erst nach 13 Milliarden Jahren erreicht. In dieser Zeit hat sich das Universum beträchtlich ausgedehnt, so daß die heutige Entfernung beträchtlich über dem Wert von 13 Milliarden Lichtjahren liegt. Wenn die aktuellen Modelle stimmen, dann können wir von ca. 45 Milliarden Lichtjahren ausgehen. Die Entfernungsangaben zu den unten aufgelisteten Quasaren ist also stets als ´Lichtreisezeit´ zu verstehen, ebenso die Verwendung des Begriffs ´Entfernung´ in den folgenden Absätzen.

 

• Entfernungsbestimmung und Unsicherheiten

2001 fand man im Sternbild Sextant den Quasar SDSS J1030+0524, der den damaligen Entfernungsrekord für Quasare aufstellte. Anhand der gemessenen Rotverschiebung von 6,311 bestimmte man eine Entfernung von 14,3 Mrd. Lichtjahren zu uns, wobei ein Alter des Universums von 15 Mrd. Jahren unterstellt wurde. Aktuellen kosmologischen Modellen zufolge ist das Universum jedoch mit ´nur´ 13,75 Mrd. Jahren beträchtlich jünger, so daß diese Entfernungsangabe demnach so nicht stimmen kann. So wird für das selbe QSO nach NED eine ´Lichtreisezeit´ von 12,428 Mrd. Jahren angegeben. Man sieht also, daß das mit der genauen Entfernungsbestimmung bei ´kosmologischen Entfernungen´ so eine Sache ist und stark davon abhängt, für wie alt man das Universum hält. Daher hat, solange hierüber noch keine endgültige Klarheit besteht, die Angabe der Rotverschiebung mehr Aussagekraft. Der momentane Rekord für Quasare liegt übrigens bei z=7,085 (ULAS J1120+0641, Stand: 2011-06-29). Betrachtet man die Dinge allerdings von der ´gegenüberliegenden´ Seite, also vom Urknall her, dann hilft die Interpretation folgender Beobachtungen weiter:

Im Spektrum von SDSS J1030+0524 hat man oberhalb der Lyman-α-Linie (121,6 nm, nach der Rotverschiebung 889 nm) eine fast vollständige Absorption des Strahlungskontinuums zu kürzeren Wellenlängen hin festgestellt. Dieses ´Strahlungskontinuum´ besteht eigentlich nur aus den verbreiterten Linien der Lyman-Serie, und diese werden durch freien, neutralen Wasserstoff, den es nur im sehr jungen Universum gab (noch vor der Reionisationsphase), absorbiert. So scheint gesichert zu sein, daß das Licht, das wir heute von SDSS J1030+0524 zu sehen bekommen, bereits 700 - 872 Mio. Jahre nach dem Urknall abgestrahlt wurde, also ´unmittelbar´ nach der Geburt der ersten Sterne rund 300 Mio. Jahre nach dem Urknall.

 

Entfernungsrekordhalter (Stand: 23.4.2009) ist allerdings kein Quasar, sondern ein GRB mit einer Rotverschiebung von sage und schreibe 8,2! Das entspricht nach momentaner Auffassung einer Entfernung von 13,035 Milliarden Lichtjahren oder gut 600 Millionen Jahre nach dem Urknall.

Neuer Entfernungsrekordhalter (Stand: 22.10.2010) ist UDFy-38135539, eine Galaxie mit einer Rotverschiebung von unglaublichen 8,6 was einer Entfernung, genauer gesagt - Lichtreisezeit - von 13,1 Milliarden Lichtjahren entspricht. Völlig unklar ist allerdings, wie sich eine solche Galaxie in weniger als 600 Millionen Jahren nach dem Urknall überhaupt bilden konnte.

 

• Was sind Blazare?

...sind physikalisch gesehen ganz 'normale' Quasare mit dem einzigen Unterschied, daß wir hier genau auf die Rotationsachse schauen. Die Partikel, die dort mit fast Lichtgeschwindigkeit ausgestoßen werden, ´fliegen´ also genau auf uns zu, während wir senkrecht auf die Akkretionsscheibe schauen. Und genau dieser Blickwinkel macht diese Blazare besonders interessant für die Astronomen, denn man kann viel weiter in die Vorgänge um ein solches Schwarze Loch hinein´schauen´.

 

• 9 Aufnahmen & verwendete Aufnahmetechnik:

(Liste nach Rektaszension sortiert, Entfernungsangaben nach NED)