Quasare sind die hellsten Lichtquellen im Universum, angetrieben von supermassiven schwarzen Löchern, die sich in den Zentren von Galaxien befinden. Ihre extreme Helligkeit stammt von Akkretionsscheiben - riesigen Mengen an Gas und Staub, die sich um das schwarze Loch drehen. Dank der Gravitationsanziehung werden diese Scheiben beschleunigt und erhitzt, wodurch enorme Mengen an Strahlung erzeugt werden. Jüngste Beobachtungen mit dem James-Webb-Teleskop (JWST) haben Quasare entdeckt, deren Einfluss so stark war, dass er praktisch die Muttergalaxie „getötet“ hat, indem er die Bildung neuer Sterne einschränkte.

Einsam stehende Quasare: Unerwartete Entdeckungen

Eine der überraschendsten Entdeckungen in den letzten Untersuchungen war die Anwesenheit von Quasaren, die fast vollständig isoliert im frühen Universum erscheinen, ohne viele benachbarte Galaxien, die ihnen „Brennstoff“ für ihr Wachstum liefern könnten. Astronomische Modelle hatten prognostiziert, dass die frühesten Quasare in den dichtesten Regionen des Universums, reich an Gas und Staub, entstehen sollten. Jüngste Beobachtungen mit dem James-Webb-Teleskop zeigen jedoch, dass einige Quasare, wie J1007+2115, in relativ leeren Regionen des Universums existieren.

Diese Entdeckungen werfen ein neues Licht auf das Verständnis der Bildung supermassiver schwarzer Löcher und fordern Wissenschaftler heraus, zu überdenken, wie solche Objekte wachsen konnten, ohne nahegelegene Materialquellen. Es besteht die Möglichkeit, dass die Galaxien, die diese Quasare umgeben, tatsächlich hinter dichten Staubwolken verborgen sind, was sie für Teleskope mit herkömmlicher Empfindlichkeit unsichtbar macht. Forscher hoffen, dass zusätzliche Beobachtungen, insbesondere mit JWST, ein tieferes Eindringen durch diesen kosmischen Schleier aus Staub ermöglichen [16].

Quasar-Winde: Kräfte, die Galaxien verändern

Eine der entscheidenden Eigenschaften von Quasaren ist ihre Fähigkeit, „Quasarwinde“ zu erzeugen. Diese Winde sind extrem stark und reisen mit Geschwindigkeiten von bis zu 7,6 Millionen Kilometern pro Stunde, und sie sind in der Lage, große Mengen an Gas und Staub aus der Galaxie auszustoßen, was zu einem „Hunger“ nach neuer Sternenbildung führt. Quasarwinde, die von Objekten wie J1007+2115 ausgehen, transportieren Material mit einer Masse, die jährlich der Masse von 300 Sonnen entspricht. Diese Winde stoppen nicht nur das Wachstum des supermassiven schwarzen Lochs, sondern verlangsamen auch erheblich die Bildung neuer Sterne in den Galaxien, die den Quasar umgeben.

Dies führt zu dem Begriff „tote Galaxien“ - Galaxien, die einst aktiv waren, aber nun aufgehört haben, neue Sterne zu bilden, da es an notwendigen Ressourcen mangelt. Die Galaxie, die heute den Quasar J1007+2115 umgibt, ist wahrscheinlich ein solches Beispiel; sie war einst reich an Aktivität, aber die Quasarwinde haben ihr Material erheblich erschöpft, was das weitere Wachstum und die Bildung neuer Sterne unmöglich machte [17].

Frühe Bildung schwarzer Löcher: Kollaps riesiger Sterne

Eine weitere Theorie, die zur Erklärung herangezogen wird, wie sich supermassive schwarze Löcher so schnell nach dem Urknall bilden konnten, ist der direkte Kollaps massiver Sterne. Nach aktuellen Entdeckungen entstanden die ersten supermassiven schwarzen Löcher wahrscheinlich durch den Kollaps riesiger Sterne, die nicht als Supernovae explodierten, sondern unter dem Gewicht ihrer eigenen Schwerkraft in schwarze Löcher mittlerer Masse einstürzten. Dieser Bildungsprozess ermöglichte ein sehr schnelles Wachstum dieser Objekte, da sie unmittelbar nach dem Kollaps begannen, das umliegende Material zu konsumieren und sich so weiter zu vergrößern.

Darüber hinaus bildeten sich diese frühen Sterne in „Mini-Halos“ aus Materie und dunkler Materie, was ihnen ermöglichte, Massen zu erreichen, die Tausende von Malen größer sind als unsere Sonne. Im Gegensatz zu heutigen Sternengenerationen, die intensiven Strahlungen und Stoßwellen von benachbarten Supernovae ausgesetzt sind, waren diese frühen Sterne diesen Faktoren nicht ausgesetzt, was die Bildung von viel massiveren schwarzen Löchern ermöglichte.

Sternbildung „von innen nach außen“: Neue Einblicke aus dem JWST

Die jüngste Beobachtung des JWST hat auch einen ungewöhnlichen Weg der Sternbildung in frühen Galaxien enthüllt - von „innen nach außen“. Forscher haben festgestellt, dass in einer frühen Galaxie, nur 700 Millionen Jahre nach dem Urknall, die Sterne zuerst im Zentrum und dann allmählich zu den Rändern hin gebildet werden. Dieses Muster der Sternbildung unterscheidet sich von dem in heutigen Galaxien, bestätigt jedoch theoretische Modelle, die eine solche Dynamik prognostizierten.

Diese Beobachtungen sind entscheidend, da sie Astronomen ermöglichen, ihre „Hausaufgaben zu überprüfen“ - die tatsächlichen Daten mit den theoretischen Vorhersagen zu vergleichen und so ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie Galaxien in den ersten hunderten Millionen Jahren nach dem Urknall evolviert sind. Die Sternbildung in diesen frühen Galaxien hat wahrscheinlich mehrere Phasen durchlaufen, einschließlich der Akkretion von Gas in Richtung Zentrum, was letztendlich die heutigen Kerne der Galaxien formte.

Fortsetzung der Forschung und Zukunft

Wissenschaftler planen weitere Beobachtungen, um zu verstehen, was genau in den frühen Phasen des Universums geschah und wie Galaxien zu den großen Strukturen evolvierten, die wir heute sehen. Mit Hilfe des JWST sind weitere Forschungen zu Quasarwinden und ihrer Rolle in der Bildung, aber auch in der Zerstörung von Galaxien geplant. Ziel ist es zu verstehen, wie diese kosmischen Riesen zur Evolution des Universums beigetragen haben und wie sich die supermassiven schwarzen Löcher selbst entwickelt und zu riesigen Dimensionen gewachsen sind.