Quasare

Quasare sind mit die hellsten Objekte im Universum und strahlen sehr viel Energie über einen großen Wellenlängenbereich aus.

Geschichte

In den 50er Jahren wurde am Caltech begonnen, einige Radioobjekte aus dem 3C-Katalog im optischen Bereich zu identifizieren. Wegen der geringen Auflösung der Radioteleskope war das nicht einfach. Bei dem Objekt 3C 48 sah man auf einer Aufnahme des 5-Meter Teleskops auf dem Mt. Palomar nur einen schwachen bläulichen Stern. Das war sehr merkwürdig, weil Sterne als Radioquellen nicht bekannt waren. Die einzigen bekannten Radioquellen waren Galaxien oder Supernovae.

Allan Sandage nahm ein Spektrum von 3C 48 auf. Dieses war noch merkwürdiger, denn man sah nur einige Emissionslinien und nicht, wie bei Sternen, dunkle Absorptionslinien. Sterne zeigen normalerweise keine Emissionslinien und so blieben diese Objekte rätselhaft.

Bald sollte ein anderes Objekt mit der Bezeichnung 3C 273 vom Mond bedeckt werden. Cyril Hazard beobachtete diese Bedeckung mit einem Radioteleskop, bestimmte so die Koordinaten des Objekts und schickte sie an Maarten Schmidt vom Mt. Palomar. Zusammen mit Tom Matthews sah Schmidt auf einigen Fotoplatten an der richtigen Stelle nach und wie bei 3C 48 fanden sie einen schwachen bläulichen Stern. Zusätzlich war noch ein kleiner Strahl zu erkennen, der aus dem Stern hinausragte. Explodierte vielleicht etwas aus diesem sonderbaren Stern heraus?

Im Jahr 1962 nahm Maarten Schmidt ein Spektrum von 3C 273 auf. Wie bei 3C 48 waren einige Emissionslinien sichtbar, die nicht als bekannte Linien zu identifizieren waren. Niemand konnte mit diesem Spektrum etwas anfangen. Als Schmidt sich die Linien intensiver ansah, kamen sie ihm doch irgendwie bekannt vor. Es war die sogenannte Balmerserie des Wasserstoffes. Die beiden anderen Linien sahen aus wie die von Magnesium und Sauerstoff, sie waren aber stark rotverschoben. Und das war der Schlüssel: Die Balmerlinien erschienen an der falschen Stelle im Spektrum, weil sie stark rotverschoben sind!

Schmidt bestimmte die Rotverschiebung der Linien und kam auf 16 Prozent. Das bedeutete, dass dieses Objekt sich mit 15 Prozent der Lichtgeschwindigkeit von uns entfernt und wenn man das auf Hubbles Galaxiengesetz anwendet, kommt man auf eine Entfernung von 2 Milliarden Lichtjahren! Bei dem Objekt 3C 48 wurde eine Rotverschiebung von 37 Prozent ermittelt. Noch war unbekannt, um was es sich bei diesen Objekten handelte. Sie erschienen wie Sterne, waren aber so weit entfernt wie die entferntesten Galaxien. Daher nannte man sie quasi-stellar object (quasistellares Objekt oder kurz QSO), später allgemein Quasare.

1965 wurde ein Quasar gefunden, dessen Rotverschiebung bei 80 Prozent lag. Seine Entfernung betrug nach dem Hubble-Gesetz 10,5 Milliarden Lichtjahre! Wenn sie wirklich so weit entfernt sind, strahlen Quasare etwa hundertmal mehr Energie ab, als eine ganze Galaxie!

Alles wurde noch rätselhafter als man entdeckte, dass Quasare Veränderungen in ihrer Helligkeit im Bereich von Monaten oder sogar Tagen zeigen. Das bedeutet aber, dass die Energiequelle in einem Quasar recht klein sein muß. Bei einer Lichtänderung von einem Tag kann die Lichtquelle nicht größer als ein Lichttag sein, was etwa der Größe unseres Sonnensystems entspricht.

Quasare heute

Quasare sind extrem weit entfernte Objekte, aber woher kommt die gewaltige Energie der Quasare? Tatsache ist, dass Kernenergie, wie sie bei Sternen vorhanden ist, bei weitem nicht ausreicht. Es kann sich bei den Quasaren nur um Gravitationsenergie handeln.

Die heutige allgemeine Ansicht ist, dass Quasare Milliarden von Lichtjahren entfernte Kerne aktiver Galaxien sind. Im Zentrum eines Quasars sitzt ein supermassives Schwarzes Loch, in das Materie einfällt. Weiteres dazu ist hier beschrieben. Wir sehen aufgrund der gewaltigen Entfernung der Quasare nur ihren strahlend hellen Kern und kaum den Rest der Galaxie, der vom Kern überstrahlt wird.

Allerdings senden nur wenige Quasare (etwa 10 Prozent) Radiowellen aus. Die Mehrzahl der Quasare ist radioruhig oder radioleise und sind daher streng genommen ein QSO (quasi-stellar object). Die Bezeichnung Quasar wird aber oft für beide verwendet. Bei letzteren spricht man heute auch von radioleisen Quasaren.

Evolution der Quasare

Ein Problem ist die Frage wie sich Quasare entwickelt haben. Da das Licht Zeit für seine Ausbreitung braucht, sehen wir die näher liegenden Quasare in einem anderen Entwickungszeitalter als die entfernter liegenden. Auch gab es in der Frühzeit des Universum viel mehr Quasare wie heute. Die meisten Quasare existieren warscheinlich heute nicht mehr.

Quasare und Seyfert-Galaxien scheinen das selbe zu sein. Letztere sind uns so nahe, dass man auch den Rest der Galaxie sehen kann. Allerdings ist die Leuchtkraft von Quasaren deutlich höher als die der Kerne der näheren Seyfert-Galaxien. Das liegt daran, dass Quasare eine "Hochleistungsvariante" von Seyfert-Galaxien sind. Bei ihnen fällt deutlich mehr Materie in das zentrale Schwarze Loch, wodurch auch mehr Energie und damit Leuchtkraft erzeugt wird.

Aber wie kommt es, dass bei den Quasaren so viel Materie in das zentrale Schwarze Loch fällt? Wie man heute schon beobachtet hat, scheinen Kollisionen zwischen Galaxien die Aktivitäten von Quasaren anzuregen. Bei einer Kollision zwischen zwei Galaxien wird viel Gas durcheinandergewirbelt und gelangt so auch in die Nähe des zentralen Schwarzen Loches des Quasars. In der Frühzeit des Universums lagen die Galaxien erheblich dichter beeinander und es kam öfter zu Kollisionen zwischen ihnen. Dies scheint diese Hypthese zu bestärken.

Beobachtung von Quasaren

Die hellsten Quasare kann man schon in einem mittelgroßen Amateurteleskop gut beobachten. Aber um selbst die helleren Quasare sicher am Himmel auffinden zu können ist einiges an Geduld erforderlich! Man braucht zunächst eine sehr gute Sternkarte oder ein Sternkartenprogramm, das Sterne bis mindestens 14 mag zeigt, besser noch bis 15 mag. Damit tastet man sich langsam zu dem Sternfeld vor, wo sich der gesuchte Quasar befindet.

Die Helligkeitsangaben von Quasaren sind mit Vorsicht zu genießen. Viele Quasare sind variabel in der Helligkeit, und von den vielen gibt es kaum Lichtkurven.

Der Quasar mit der Bezeichnung 3C 273 ist einer der hellsten am Himmel. Er befindet sich im Sternbild Jungfrau. Seine scheinbare Helligkeit schwankt in 13 Jahren zwischen 12,1 und 13,1 mag. Die folgenden Tabelle nennt die hellsten Quasare und Blazare.