ULAS J1120+0641

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ULAS J1120+0641 (der rote Punkt in der Bildmitte)

ULAS J112001.48+064124.3, oft abgekürzt ULAS J1120+0641, ist ein Quasar mit einer Rotverschiebung von z=7,085.[1] Er ist nach ULAS J1342+0928 der am zweitweitesten entfernte bekannte Quasar und zugleich der erste bekannte Quasar mit einer Rotverschiebung z>7.[2][1]

Entdeckung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

ULAS J1120+0641 wurde erstmals im September 2010 im achten Datenpaket des UKIRT Infra Red Deep Sky Survey (UKIDSS) vom UK Infrared Telescope auf dem Mauna Kea auf Hawaii katalogisiert.[1] Der Name des Quasars ist abgeleitet von UKIDSS Large Area Survey (ULAS) und der Position am Himmel: Rektaszension 11h 20min und der Deklination +06° 41'. Der Quasar befindet sich im Sternbild Löwe in der Nähe von σ Leonis. Der Quasar wurde von einem Infrarot-Teleskop entdeckt, obwohl das Licht ursprünglich als UV-Strahlung vom Quasar emittiert wurde. Infrarotes Licht hat eine längere Wellenlänge und ist energieärmer als UV-Licht. Diese Veränderung von Energie und Wellenlänge kommen durch die Expansion des Universums zustande, wodurch eine Rotverschiebung, ähnlich dem Dopplereffekt bei Schallwellen, stattfindet. Das Team der Wissenschaftler verbrachte Jahre mit der Suche nach einem Quasar mit einer Rotverschiebung größer 6,5. Die Entdeckung von ULAS J1120+0641 wurde am 29. Juni 2011 bekannt gegeben und das Objekt ist mit einer Rotverschiebung von 7,085 sogar noch weiter entfernt als erhofft. UKIDSS ist eine photometrische Untersuchung im nahen Infrarot-Bereich, die ursprüngliche Entdeckung war nur eine photometrische Rotverschiebung mit zphot>6.5. Bevor das Team die Entdeckung bekannt gab, führte es eine Spektroskopie am Gemini North Telescope und am Very Large Telescope durch, um die Rotverschiebung mit einem Wert von 7,085±0,003 zu bestimmen.[3]

Beschreibung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

ULAS J1120+0641 hat eine gemessene Rotverschiebung von z=7,085, das entspricht einer Mitbewegten Entfernung („comoving distance“) von 28,85 Mrd Lichtjahren. Bis 2017 war es der am weitesten entfernte je beobachtete Quasar. Das vom Quasar ausgesandte Licht, das jetzt beobachtet wird, entstand weniger als 770 Mio. Jahre nach dem Urknall, also vor etwa 12,9 Mrd. Jahren. Die geschätzte Leuchtkraft des Quasars beträgt die 6,3·1013 fache Leuchtkraft der Sonne.[1]

Der Energieausstoß wird von einem supermassereichen Schwarzen Loch erzeugt, das über 2,0(+1,5/-0,7)·109 Sonnenmassen verfügt.[1] Während das Schwarze Loch den Quasar mit Energie versorgt, kommt das Licht nicht vom Schwarzen Loch selbst. Daniel Mortlock, der Hauptautor der Veröffentlichung über die Entdeckung von ULAS J1120+0641, erklärte, dass das supermassereiche Schwarze Loch selbst nicht strahlt, jedoch über eine Gas- oder Staubscheibe verfügt, die so heiß wird, dass sie eine Galaxie voller Sterne überstrahlt.

Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Licht von ULAS J1120+0641 wurde während einer Zeitspanne emittiert, bevor der theoretisch vorhergesagte Übergang des Interstellaren Mediums von einem elektrisch neutralen zu einem ionisierten Status beendet war. Quasare könnten eine wichtige Energiequelle in diesem Prozess gewesen sein, der als Reionisierungsepoche bekannt ist.

Ein Quasar aus der Zeit vor diesem Übergang ist von erheblichem theoretischem Interesse. Wegen ihrer hohen Leuchtkraft im UV-Bereich sind Quasare eine der besten Quellen für die Erforschung der Reionisierungsepoche.

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler einen Quasar mit solch großem Anteil von neutralen, nicht-ionsiertem Wasserstoff in seinem Spektrum beobachtet. Mortlock nimmt an, dass 10–50 % des Wasserstoffs von ULAS J1120+0641 neutral sind. Der Anteil von neutralem Wasserstoff in allen anderen beobachteten Quasaren – auch denen, die nur 100 Millionen Jahre jünger sind – ist typischerweise 1 % oder weniger.

Das Supermassereiche Schwarze Loch in ULAS J1120+0641 hat eine höhere Masse als ursprünglich erwartet. Die Eddington-Grenze legt eine Höchstgrenze fest, bis zu der ein Schwarzes Loch wachsen kann. Die Existenz eines solchen massereichen Schwarzen Loches so kurz nach dem Urknall setzt voraus, dass es entweder eine sehr hohe Anfangsmasse hatte oder durch die Verschmelzung tausender kleinerer Schwarzer Löcher entstanden ist.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e D. J. Mortlock, St. J. Warren, B. P. Venemans, M. Patel, P. C. Hewett, R. G. McMahon, Ch. Simpson, T. Theuns, E. A. Gonzáles-Solares, A. Adamson, S. Dye, N. C. Hambly, P. Hirst, M. J. Irwin, E. Kuiper, A. Lawrence, & H. J. A. Röttgering: A luminous quasar at a redshift of z = 7.085. In: Nature, Vol. 474, S. 616–619, 2011. (Digitalisat)
  2. E. Bañados, B. P. Venemans, Ch. Mazzucchelli, E. P. Farina, F. Walter, F. Wang, R. Decarli, D. Stern, X. Fan, F. B. Davies, J. F. Hennawi, R. A. Simcoe, M. L. Turner, H.-W. Rix, J. Yang, D. D. Kelson, G. C. Rudie, & J. M. Winters: An 800-million-solar-mass black hole in a significantly neutral Universe at redshift 7.5. In: Nature, Vol. 553, S. 473–476, 2017. (Preprint)
  3. Raumfahrer.net 30.Juni 2011[1]