Ein internationales Astronomenteam hat das am weitesten entfernte Exemplar einer seltenen Klasse von Gammastrahlen-Galaxien identifiziert. Das sogenannte BL-Lacertae-Objekt wurde im jungen Kosmos entdeckt, als das Universum noch keine zwei Milliarden Jahre alt war. Heute berägt das Alter des Kosmos 13,8 Milliarden Jahre. Die Forscher von DESY, der Universidad Complutense de Madrid, der University of California Riverside und der Clemson University berichten über ihre Entdeckung im Fachblatt „The Astrophysical Journal Letters“. Sie hatten für ihre Beobachtungen eines der größten optischen Teleskope der Welt genutzt, das Gran Telescopio Canarias (GTC) am Observatorio del Roque de los Muchachos auf der Insel La Palma.

Nur ein kleiner Bruchteil der Galaxien sendet Gammastrahlung aus. Astronomen gehen davon aus, dass diese energiereichen Photonen aus der Nähe eines supermassereichen Schwarzen Lochs stammen, das sich jeweils im Zentrum solcher sogenannten aktiven Galaxien befindet. Das Schwarze Loch schluckt Materie aus seiner Umgebung und schleudert dabei eng gebündelte Jets aus Materie und Strahlung ins All. Bei einigen wenigen dieser aktiven Galaxien (weniger als ein Prozent) sind diese Jets zufällig auf die Erde gerichtet. Diese Objekte nennen Wissenschaftler Blazare, die zu den stärksten Strahlungsquellen im Universum zählen.

Es gibt zwei Arten Blazare: BL-Lacertae-Objekte (BL Lac) und Flat-Spectrum Radio-Quasars (FSRQs). Derzeitige Modelle gehen davon aus, dass FSRQs relativ junge aktive Galaxien sind und das zentrale Schwarze Loch von reichlich an Staub und Gas umgeben ist. Im Laufe der Zeit wird die Menge an Materie weniger, die dem Schwarzen Loch zum Verspeisen zur Verfügung steht, und der FSRQ entwickelt sich zu einem BL-Lac-Objekt. „Mit anderen Worten, BL Lacs könnten die ältere und fortgeschrittene Lebensphase eines Blazars repräsentieren, während FSRQs einen erwachsenen Blazar repräsentieren“, erklärt Vaidehi Paliya von DESY, Erstautor der Veröffentlichung.

„Da die Lichtgeschwindigkeit begrenzt ist, blicken wir in umso frühere Zeitalter des Universums, je weiter wir schauen“, sagt Ko-Autor Alberto Domínguez vom Institut für Physik der Teilchen und des Kosmos (IPARCOS) an der Universidad Complutense de Madrid. Der bislang fernste FSRQ wurde in einer Entfernung gesichtet, die einem Alter des Universums von nur einer Milliarden Jahre entspricht. Das zuvor am weitesten entfernte BL-Lac-Objekt wurde dagegen in einer Distanz gefunden, die einem Alter des Universums von etwa 2,5 Milliarden Jahren entspricht. Diese zeitliche Diskrepanz untermauert die Hypothese der Entwicklung vom FSRQ zum BL Lac.

Das neu entdeckte BL-Lac-Objekt mit der Katalognummer 4FGL J1219.0+3653 ist jedoch wesentlich weiter entfernt als der bisherige Rekordhalter. „Wir haben ein BL Lac entdeckt, das noch 800 Millionen Jahre früher existierte, zu einer Zeit, als das Universum weniger als 2 Milliarden Jahre alt war“, berichtet Ko-Autorin Cristina Cabello, Doktorandin IPARCOS. „Dieser Fund stellt das aktuelle Szenario in Frage, dass es sich bei den BL Lacs tatsächlich um eine weiterentwickelte Phase des FSRQ handelt“, fügt IPARCOS-Professor und Ko-Autor Nicolás Cardiel hinzu.„Diese Entdeckung hat unser Wissen über die kosmische Entwicklung von Blazaren und aktiven Galaxien im Allgemeinen in Frage gestellt“, unterstreicht IPARCOS-Professor und Ko-Autor Jesús Gallego.

 

Originalveröffentlichung:
The First Gamma-ray Emitting BL Lacertae Object at the Cosmic Dawn; Vaidehi S. Paliya, A. Domínguez, C. Cabello, N. Cardiel, J. Gallego, Brian Siana, M. Ajello, D. Hartmann, A. Gil de Paz, and C. S. Stalin; „The Astrophysical Journal Letters“, 2020; DOI: 10.3847/2041-8213/abbc06