Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Feuer ohne Rauch: Auf den Spuren der urtümlichsten Schwarzen Löcher

18.03.2010
Astronomen haben zwei Schwarze Löcher aufgespürt, die sich in einem extrem frühen Stadium ihrer Entwicklung befinden.

Die zwei Schwarzen Löcher sind 12,7 Milliarden Jahre von der Erde entfernt, und wir sehen sie - genauer: die aktiven Galaxienkerne, für deren extrem helles Leuchten sie verantwortlich sind - daher so, wie sie vor 12,7 Milliarden Jahren waren, weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall. Die Existenz solcher urtümlichen Schwarzen Löcher war lange vermutet worden, aber erst jetzt konnten sie tatsächlich beobachtet werden. Die Ergebnisse werden am 18. März 2010 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.


Das Weltraumteleskop Spitzer vor einer Infrarotdarstellung des Nachthimmels (computergenerierte Darstellung). Mit Hilfe von Spitzer haben Astronomen jetzt die urtümlichsten Schwarzen Löcher im Universum entdeckt. Bild: NASA / JPL-Caltech

Quasare sind die Zentralregionen von Galaxien, die aktive Schwarze Löcher beherbergen. Solche Schwarzen Löcher besitzen Akkretionsscheiben: hell leuchtende Scheiben aus Gas und Staub, deren Materie auf Spiralbahnen auf das Schwarze Loch zuläuft, bevor sie darin verschwindet. Solche Scheiben gehören zu den hellsten Objekten im ganzen Universum. Quasare leuchten so hell, dass es noch auf größte Entfernung möglich ist, Informationen über ihre physikalischen Eigenschaften zu gewinnen.

Licht der entferntesten bekannten Quasare benötigt rund 13 Milliarden Jahre, um uns zu erreichen. Ein Blick auf diese Objekte ist daher ein Blick, der uns 13 Milliarden Jahre in die Vergangenheit führt. Daher würden wir erwarten, vergleichsweise primitive Vorläufer der modernen Quasare zu sehen, die gerade erst im Entstehen begriffen sind. Tatsächlich aber zeigte sich 2003 bei den ersten Beobachtungen, dass die entferntesten Quasare sich nicht wesentlich von ihren modernen Gegenstücken unterschieden - zur großen Überraschung der Forscher.

Nun hat eine Gruppe von Astronomen um Linhua Jiang (Universität Arizona, Tucson), zu der auch Forscher des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg und des Max-Planck-Instituts für Extraterrestrische Physik in Garching gehören, erstmals Objekte beobachtet, bei denen es sich tatsächlich um eine frühe, primitive Vorform moderner Quasare zu handeln scheint.

Die Astronomen nutzten das NASA-Weltraumteleskop Spitzer, um Infrarotlicht der entferntesten Quasare aufzufangen. Mit Infrarotbeobachtungen lässt sich die charakteristische Strahlung identifizieren, die heißer Staub aussendet, und solcher Staub ist typischer Bestandteil moderner Quasare: Die hell leuchtende Materiescheibe (sie ist etwa so groß wie unser Sonnensystem) ist bei solchen Quasaren von einem riesigen Staubtorus umgeben (der rund tausend Mal so groß ist wie die Materiescheibe). Bei zweien der 20 beobachteten Quasare fehlten die Anzeichen für heißen Staub. Das legt nahe, dass es sich um frühe primitive Quasare handelt: Das frühe Universum enthielt überhaupt keinen Staub, und auch die ersten Quasare sollten dementsprechend zwar sehr heiß und hell sein, aber keine Staubpartikel enthalten: Feuer ohne Rauch. Die Existenz solcher staubfreien Quasare war seit längerem vermutet worden. Allerdings hatte man sie noch nie zuvor beobachten können.

Anschließend untersuchten die Astronomen alle zu den fernen Quasaren verfügbaren Daten, und verglichen sie mit den Messergebnissen für modernere, der Erde nähere Quasare. Wie sich herausstellte, ist keiner der anderen Quasare - insbesondere keiner der moderneren Quasare - auch nur annähernd so staubfrei wie die zwei primitiven Exemplare. Zusätzlich fanden die Astronomen bei den entferntesten Quasaren einen Zusammenhang zwischen der Masse des zentralen Schwarzen Lochs und dem Staubgehalt: Je mehr Masse das zentrale Schwarze Loch besitzt, umso mehr Staub enthält der Quasar. Das deutet auf einen Entwicklungsprozess hin, bei dem das zentrale Schwarze Loch rasch wächst, indem es sich Materie einverleibt, während gleichzeitig mehr und mehr heißer Staub produziert wird.

Damit deutet alles darauf hin, dass Jiang und seine Kollegen mit ihren Beobachtungen tatsächlich einen ersten Einblick in die Entwicklungsgeschichte der frühen Quasare gewonnen haben, und dass sich in den zwei staubfreien Quasaren die urtümlichsten Schwarzen Löcher verbergen, die wir kennen: Die Beobachtungen zeigen Quasare in einem frühen Evolutionsstadium, die zu jung sind, als dass sich um sie herum bereits nachweisbare Mengen von Staub gebildet hätten.

Kontakt

Dr. Fabian Walter (Koautor)
Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg
(0|+49) 6221 - 528 225
E-mail: walter@mpia.de
Hintergrundinformation
Die hier beschriebenen Ergebnisse erscheinen am 18. März 2010 als Jiang et al. "Dust-Free Quasars in the Early Universe" in der Fachzeitschrift Nature.

Die Mitglieder der Forschergruppe sind Linhua Jiang and Xiaohui Fan (University of Arizona, Tucson), W. N. Brandt (Pennsylvania State University), Chris L. Carilli (National Radio Astronomy Observatory, Socorro, New Mexico), Eiichi Egamii (University of Arizona, Tucson), Dean C. Hines (Space Science Institute, Boulder, Colorado), Jaron D. Kurk (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, vormals am Max-Planck-Institut für Astronomie), Gordon T. Richards (Drexel University, Philadelphia), Yue Shen (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, MA), Michael A. Strauss (Princeton University, Princeton), Marianne Vestergaard (University of Arizona und Niels-Bohr-Institut, Kopenhagen), und Fabian Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie).

Xiaohui Fan war während eines Teils der hier beschriebenen Forschungsarbeit Gast am Max-Planck-Institut für Astronomie.

Dr. Markus Pössel | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpia.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise