12,6 Milliarden Jahre altes Signal: Rekord-Radiojet entdeckt

Astronominnen und Astronomen haben eine außergewöhnliche Entdeckung gemacht: den längsten bisher bekannten Radiojet aus der frühen Phase unseres Universums. Diese gewaltigen Materieströme, die von supermassereichen Schwarzen Löchern ausgehen, spielen eine zentrale Rolle in der Entwicklung von Galaxien. Der neu entdeckte Jet erstreckt sich über mindestens 200.000 Lichtjahre und wurde durch eine Kombination modernster Teleskope sichtbar gemacht. Seine genaue Länge könnte sogar 300.000 Lichtjahre überschreiten.

Was sind Radiojets und welche Bedeutung haben sie?

Wenn Materie in ein Schwarzes Loch fällt, wird nicht alles verschluckt. Ein Teil wird durch magnetische Felder entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs in den Weltraum geschleudert. Diese Plasmajets bewegen sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und strahlen vor allem im Radiobereich. Durch ihre Wechselwirkung mit dem intergalaktischen Medium beeinflussen sie die Umgebung ihrer Galaxien erheblich. Sie können Gaswolken aufheizen, ihre Verdichtung verhindern oder sogar neue Sternentstehung auslösen.

Während Radiojets in näher gelegenen Galaxien häufiger zu beobachten sind, war ihre Existenz im frühen Universum bisher kaum belegt. Dies führte zu der Annahme, dass sie in den ersten Milliarden Jahren nach dem Urknall entweder seltener auftraten oder durch die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung abgeschwächt wurden.

Der außergewöhnliche Fund

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Anniek Gloudemans hat den gewaltigen Radiojet mit dem Low Frequency Array (LOFAR), einem Netzwerk von Radioteleskopen in Europa, entdeckt. Ergänzende Beobachtungen mit dem Gemini-Nord-Teleskop und dem Hobby-Eberly-Teleskop halfen dabei, die Struktur des Jets und die Eigenschaften des dazugehörigen Quasars zu analysieren.

Der Quasar J1601+3102 existierte, als das Universum erst 1,2 Milliarden Jahre alt war – also nur rund 9 % seines heutigen Alters. Sein Schwarzes Loch besitzt eine Masse von etwa 450 Millionen Sonnenmassen und ist damit vergleichsweise klein. Dennoch erzeugt es eine enorme Energiemenge, die für die Bildung des außergewöhnlich langen Jets verantwortlich ist.

Herausforderungen bei der Entdeckung

Die Identifikation solcher weit entfernten Jets ist schwierig. Einerseits nimmt die Intensität der von ihnen ausgesandten Radiowellen mit der Entfernung ab. Andererseits könnte der kosmische Mikrowellenhintergrund, ein Relikt der Frühzeit des Universums, energiereiche Teilchen in den Jets streuen und deren Strahlung dämpfen.

„Interessanterweise hat der Quasar, der diesen massiven Radiostrahl antreibt, im Vergleich zu anderen Quasaren keine extrem hohe Masse an Schwarzen Löchern“, erklärt Gloudemans. „Dies scheint darauf hinzudeuten, dass man nicht unbedingt ein außergewöhnlich massereiches Schwarzes Loch oder eine hohe Akkretionsrate benötigt, um im frühen Universum starke Jets zu erzeugen.“

Eine weitere Besonderheit ist die Asymmetrie der Jets: Einer der beiden Strahlen ist heller und erstreckt sich weiter als der andere. Das deutet darauf hin, dass sich das intergalaktische Medium nicht gleichmäßig verteilt oder dass äußere Einflüsse wie Magnetfelder oder Wechselwirkungen mit anderen Materiestrukturen die Entwicklung des Jets beeinflussen.

Bedeutung für die Astronomie

Die Entdeckung dieses Jets gibt Aufschluss darüber, wie sich die ersten supermassereichen Schwarzen Löcher entwickelten und welche Rolle sie in der kosmischen Evolution spielten. Dank hochsensibler Instrumente können Forschende immer weiter in die Vergangenheit des Universums blicken und dessen frühe Entwicklungsprozesse rekonstruieren.

„Dieses Objekt zeigt, was wir entdecken können, wenn wir die Leistung mehrerer Teleskope kombinieren, die mit unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten“, so Gloudemans. Die Forschenden planen, weitere Quasare mit ähnlichen Eigenschaften zu untersuchen, um herauszufinden, ob sich ähnliche Jets auch in anderen Regionen des frühen Universums finden lassen.