Sternstunden des Universums

die man zunächst für einen Stern hielt (Abb. 51). 1963 haben die Astronomen Maarten Schmidt und Bev Oke mit dem berühmten Fünf-Meter-Spiegelteleskop am California Institute of Technology seine Entfernung auf 2,1 Milliarden Lichtjahre bestimmt. Das sind rund 20000 Milliarden Milliarden Kilometer. Man sieht den Quasar also so, wie er vor 2,1 Milliarden Jahren war. Mit anderen Worten: Je weiter ein Objekt entfernt ist, umso weiter blickt man in der Zeit zurück, in eine Zeit, zu der das Universum noch jünger und kleiner war. Der aktuell am weitesten entfernte Quasar SDSS J1148+5251 stammt aus einer Zeit, als das Universum gerade mal rund 800 Millionen Jahre alt war und eine Größe von nur etwa 14 Prozent seiner heutigen Ausdehnung hatte. Quasare sind demnach sehr alte Objekte, die zum Teil schon im noch jungen Universum entstanden sind. Tausende hat man mittlerweile entdeckt.
    Mit der für den Quasar 3C-273 ermittelten Entfernung konnte man auch seine Leuchtkraft im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums berechnen. Das Ergebnis: 3C-273 ist so hell wie 5000 Milliarden Sterne vom »Format« unserer Sonne! Oder anders ausgedrückt: Die Leuchtkraft des Quasars entspricht in etwa der vereinten Leuchtkraft von rund 100 Galaxien mit je 100 Milliarden Sternen. Die leuchtkräftigsten Quasare können sogar mit dem Licht von 100000 Milchstraßen konkurrieren! Noch erstaunlicher ist die Größe dieser Objekte. Man bestimmt ihre Ausdehnung, indem man die Helligkeitsschwankungen der Quasare in Abhängigkeit von der Zeit registriert. Bis sich die Leuchtkraft des Objekts auf einen neuen niedrigeren oder auch höheren Wert einpendelt, vergehen manchmal nur Stunden. Man hat aber auch Perioden von mehreren Monaten beobachtet. Da man die Geschwindigkeit kennt, mit der sich das Licht ausbreitet, kann man daraus auf die Größe des Emissionsgebiets schließen. Folglich haben die kleinsten Areale, aus denen die ungeheure Strahlungsleistung entspringt, Abmessungen von nur einigen astronomischen Einheiten (1 AE = 150 Millionen Kilometer). Andere sind in etwa so groß wie unser Sonnensystem. Doch auch die Ausdehnungen, für die das Licht mehrere Monate braucht, um sie zu durchmessen, sind immer noch rund 100000-mal kleiner als eine mittlere Galaxie.

    Abb. 51: Der Quasar 3C-273 und sein Materie-Jet. Die Bilder veranschaulichen die unterschiedliche Strahlungsintensität des Quasars im Optischen, im Radio- und im Röntgenbereich des elektromagnetischen Spektrums.
    Lange Zeit war nicht klar, wo diese Objekte beheimatet sind. Sind sie kosmische »Einzelgänger«, oder sind sie »Anhängsel« von Galaxien? Hier war insbesondere der Quasar 3C-48 hilfreich. Vier Milliarden Lichtjahre ist er von uns entfernt, und wie der Quasar 3C-273 gehört er zu den ersten, die sich durch ihre Radiostrahlung bemerkbar gemacht haben und die man später auch im sichtbaren Licht identifizieren konnte. 1982 gelang es Allan Sandage und Thomas Matthews, in der gleichen Entfernung ein schwach leuchtendes, nebelartiges Gebilde um 3C-48 auszumachen. Damit schien sich der schon lange gehegte Verdacht zu bestätigen, dass Quasare die hellen Kerne von Galaxien bilden. Schließlich lieferten Aufnahmen, die 1996 mit dem Hubble-Weltraumteleskop gemacht wurden, den letzten Beweis. Sie zeigen einige Quasare inmitten ihrer »Wirtsgalaxien«. Prinzipiell kommen alle Galaxientypen als Heimatgalaxie infrage. Die meisten Quasare hat man jedoch in alten, sogenannten elliptischen Galaxien entdeckt (Abb. 52).
    Damit stellt sich die Frage: Woher kommen die ungeheuren Energiemengen, die diese Objekte freisetzen, die den Quasaren eine so unglaublich hohe Leuchtkraft verleihen? Sterne können dafür nicht verantwortlich gemacht werden. Man kann ausrechnen, dass man etwa eine Milliarde extrem leuchtkräftige Sterne in einen Würfel von etwa 10 12 Kilometer Kantenlänge zusammenpacken müsste, um beispielsweise die Leuchtkraft des Quasars 3C-273 zu erhalten. Da in dieser Konstellation der Abstand zwischen den Sternen nur rund drei Sonnenradien betrüge, würde ein derartiger »Sternhaufen« in wenigen Millionen Jahren zu einem Schwarzen Loch kollabieren.

    Abb. 52: Quasare kommen in nahezu allen Galaxientypen vor. Das Spektrum der Wirtsgalaxien reicht von normalen Spiralgalaxien bis hin zu irregulären oder gerade miteinander kollidierenden Galaxien. Beispielsweise zeigt der Ausschnitt links unten den Quasar PHL 909 in einer augenscheinlich normalen, elliptischen Galaxie. Der