Was ist ein Quasar?

Quasare (QUASi-stellAR-Radarquellen) sind gigantische Leuchtkörper zwischen 780 Millionen und 13 Milliarden Lichtjahren entfernt und entsprechend alt. Es wird angenommen, dass es sich um aktive galaktische Kerne handelt, die ein zentrales supermassereiches Schwarzes Loch enthalten. Die hellsten Quasare sind 2 Billionen Mal heller als unsere Sonne oder etwa 100 Milchstraßengalaxien. Ihre Lichtleistung ist kontinuierlich, kann aber in der Intensität auf Zeitskalen von Jahren, Monaten, Wochen, Tagen oder sogar Stunden schwanken, was darauf hindeutet, dass sie ziemlich dicht sind.

Noch in den 1980er Jahren gab es unter Astrophysikern erhebliche Meinungsverschiedenheiten darüber, was Quasare wirklich sind. Ein wissenschaftlicher Konsens entstand, als festgestellt wurde, dass einige Quasare von Galaxien umgeben sind, was zur Entstehung der Theorie des aktiven galaktischen Kerns führte. Es wurde berechnet, dass Quasare von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden müssen, die zwischen 10 und 1000 Sonnenmassen pro Jahr schlucken, um die Menge an Licht zu erzeugen, die sie tun. In der Akkretionsscheibe eines solchen Schwarzen Lochs werden überhitzte Gase auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, wodurch enorme Mengen elektromagnetischer Wellen freigesetzt werden, da große Teile der Masse direkt in Energie umgewandelt werden. In solchen Scheiben werden etwa 10 % der Materie in Energie umgewandelt, während bei Fusionsreaktionen in typischen Sternen nur 0.7 % der Masse in Energie umgewandelt werden.

Es wird angenommen, dass Quasare wie ihre kleineren Verwandten, die Pulsare, relativistische Jets von ihren Rotationspolen aussenden. 1979 wurden Quasare verwendet, um Einsteins Relativitätstheorie durch Beobachtungen von Gravitationslinseneffekten zu bestätigen, während das Quasarlicht zur Erde wanderte. Während zunächst angenommen wurde, dass alle Quasare „radiolaut“ seien, was ihre Bezeichnung als Radioquelle veranlasste, zeigten spätere Beobachtungen, dass nur eine Minderheit (ca. 10 %) der Quasare reichlich Radioenergie aussendet. „Radioleise“ Quasare werden als QSOs (quasi-stellare Objekte) bezeichnet und spielen eine äußerst wichtige Rolle bei Studien des frühen Universums und der Entstehung von Sternen und Galaxien.

Frühe Strukturen wie Quasare könnten als „Geburtswehen“ von Galaxien interpretiert werden. Im frühen Universum waren Gase gleichmäßiger verteilt, sodass ein neu gebildetes Schwarzes Loch reichlich Gelegenheit hätte, umgebende Materie einzusaugen. Unser eigenes supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße zum Beispiel enthält etwa 3.7 Millionen Sonnenmassen, obwohl es mit viel weniger Masse begann. Es ist seit Milliarden von Jahren damit beschäftigt, andere Sterne aufzusaugen, aber der intensivste Sternenverbrauch fand wahrscheinlich in seiner frühen Geschichte statt. Dies erklärt, warum wir im modernen Universum keine Quasare sehen, aber in älteren Regionen leicht zu beobachten sind.