Astronomen entdecken große Mengen an Gas und Staub um ein Schwarzes Loch im frühen Universum

Abb.1 Dieses Bild zeigt die helle Emission von Kohlenstoff und Staub in der Galaxie rund um das am weitesten entfernte massereiche Schwarze Loch, das wir kennen. Das Kohlenstofflicht wird von der Galaxie im Infrarot-Wellenlängenbereich emittiert (der normalerweise vom Erdboden aus nicht beobachtbar ist). Durch die Entfernung der Galaxie, die einer Zeit nur 740 Millionen Jahre nach dem Urknall entspricht, ist die Strahlung jedoch aufgrund der Expansion des Universums zu den viel längeren Millimeter-Wellenlängen hin rotverschoben. Diese kann man mit Einrichtungen wie dem IRAM Plateau de Bure Interferometer beobachten. Quelle: (idw)

Millimeterwellen-Teleskope in den französischen Alpen hat ein Team von europäischen Astronomen aus Deutschland, Großbritannien und Frankreich ein großes Reservoir an Gas und Staub in einer Galaxie entdeckt, die das am weitesten entfernte massereiche Schwarze Loch umgibt, das wir kennen. Das Licht der Galaxie mit der Bezeichnung J1120+0641 war so lange bis zur Erde unterwegs, dass wir die Galaxie in ihrem Zustand sehen, den sie lediglich 740 Millionen Jahre nach dem Urknall besaß. Damals hatte das Universum nur 1/18 seines heutigen Alters.

Teamleiter Dr. Bram Venemans vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg präsentiert die neue Entdeckung am Mittwoch, 28. März auf dem RAS/AG National Astronomy Meeting in Manchester, Großbritannien (NAM 2012).

Das Observatorium des Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) befindet sich auf dem 2550 m hohen Plateau de Bure in den französischen Alpen und besteht aus sechs 15-m-Teleskopen, mit denen Strahlung bei Millimeter-Wellenlängen (etwa tausendmal so lang wie sichtbares Licht) entdeckt werden kann. Die IRAM-Teleskope werden in einem so genannten Interferometer zusammengeschaltet, um damit ein viel größeres Teleskop zu simulieren. Dies erlaubt es, tiefer und schärfer ins All zu blicken.

Eine kürzlich durchgeführte Modernisierung von IRAM hat es den Wissenschaftlern nun erlaubt, das neu entdeckte Reservoir an Gas und Staub nachzuweisen und festzustellen, dass es erhebliche Mengen an Kohlenstoff enthält. Dies ist ziemlich unerwartet, da das chemische Element Kohlenstoff über die Kernfusion von Helium in den Zentren von massereichen Sternen erzeugt wird und erst in der Galaxie verteilt wird, wenn solche Sterne in dramatischen Supernova-Explosionen ihr Leben beenden.

"Es ist wirklich verblüffend, dass sich eine solche enorme Menge an mit Kohlenstoff angereichertem Gas in diesen frühen Zeiten im Universum bilden konnte. Das Vorhandensein von so viel Kohlenstoff bestätigt, dass es bereits in der kurzen Zeit zwischen dem Urknall und der Phase, in der wir die Galaxie beobachten, massive Sternentstehung gegeben haben muss.", kommentiert Dr. Venemans das Ergebnis.

Mit Hilfe der Strahlung des Staubes konnten Venemans und sein Team zeigen, dass die Rate der Sternentstehung in dieser Galaxie diejenige unseres eigenen Milchstraßensystems um einen Faktor 100 übertrifft.

Das Team ist sich sicher, dass erst das IRAM-Upgrade die neue Entdeckung möglich gemacht hat. "In der Tat wären wir noch vor wenigen Jahren nicht in der Lage gewesen, diese Strahlung zu entdecken.", sagt Teammitglied Dr. Pierre Cox, Direktor des IRAM.

Die Astronomen sind erfreut darüber, dass das Objekt auch von der südlichen Hemisphäre beobachtbar ist, denn in Chile wird gerade das Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) gebaut, das weltweit fortschrittlichste Observatorium dieser Art. Beobachtungen mit ALMA werden es ermöglichen, eine detaillierte Studie über die Struktur dieser Galaxie durchzuführen, einschließlich der Art und Weise, wie sich Gas und Staub darin bewegen.

Dr. Richard McMahon, ein Mitglied des Teams von der University of Cambridge in Großbritannien, freut sich darüber, dass ALMA wohl noch in diesem Jahr voll funktionsfähig sein wird. "Die aktuellen Beobachtungen geben uns nur einen kleinen Eindruck von dem, wozu wir mit ALMA in der Lage sein werden, wenn wir das neue Observatorium nutzen, um die Bildung der ersten Generation von Galaxien zu studieren."

Quelle: Max-Planck-Institut für Astronomie (idw)