Expansion des Universums lässt Quasare langsamer flackern
Quasare – leuchtkräftige Himmelsobjekte im fernen Universum – flackern umso langsamer, je weiter sie von und entfernt sind. Das zeigt eine genaue statistische Analyse der Helligkeitsschwankungen von 190 Quasaren über einen Zeitraum von über zwanzig Jahren durch ein Forscher-Duo aus Australien und Neuseeland. Die Verlangsamung liege jedoch nicht an den Quasaren selbst, sondern an der Expansion des Weltalls, die wie eine kosmische Zeitlupe wirke, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.
Quasare sind supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien. Durch den Zustrom von Materie aus ihrer Umgebung leuchten sie hell auf – oft um ein Vielfaches heller als die ganze Galaxie, in der sie sich befinden. Da der Zustrom von Materie ungleichmäßig ist, schwankt auch die Helligkeit der Quasare ständig, sie flackern. Dieses Flackern haben der Astrophysiker Geraint Lewis von der University of Sydney und der Mathematiker und Statistik-Experte Brendon Brewer von der University of Auckland jetzt mit einer speziellen Methode untersucht.
Astronomische Beobachtungen sind Zeitmaschinen: Sie liefern einen Blick in die Vergangenheit des Kosmos. Denn wenn beispielsweise das Licht einer Galaxie eine Milliarde Jahre zur Erde benötigt, dann sehen die Astronomen sie heute so, wie sie vor einer Milliarde Jahren ausgesehen hat. Doch nicht nur das, die Beobachtung ferner Objekte unterliegt zusätzlich einer kosmischen Zeitlupe. Denn das Universum wird seit seiner Entstehung vor 13,8 Milliarden Jahren immer größer, es dehnt sich aus. Von dieser Expansion ist auch die Strahlung betroffen, die von einem fernen Himmelsobjekt aus durch den sich ausdehnenden Weltraum auf dem Weg zur Erde ist.
Dadurch dehnen sich auch die Wellenzüge der Strahlung, sie werden also langwelliger. Astronomen sprechen von „Rotverschiebung“, weil die Farbe der Strahlung sich von Blau Richtung Rot verschiebt. Darüber hinaus kommt es zu einer kosmischen Zeitlupe. Würde ein Himmelsobjekt regelmäßige Lichtblitze aussenden, so vergrößert sich durch die Expansion der Abstand zwischen den Signalen – die Blitze treffen also verlangsamt auf der Erde ein. Diesen Effekt kennen die Himmelsforscher seit langem bei Supernovae: Die Sternexplosionen scheinen umso langsamer abzulaufen, je weiter sie von der Erde entfernt stattfinden.
Die kosmische Zeitlupe sollte sich auch im Flackern von Quasaren bemerkbar machen. Doch bislang verliefen alle Versuche, das Phänomen dort nachzuweisen, ohne Erfolg. Deshalb spekulierten manche Forscher bereits, die Helligkeitsschwankungen der Quasare hätte möglicherwiese andere, näher an der Erde liegende Ursachen. Oder es handele sich um einen Hinweis auf ein gravierenderes Problem im heutigen kosmologischen Modell des Universums.
Tatsächlich ist es schwierig und anspruchsvoll, eine Verlangsamung des Flackerns von Quasaren nachzuweisen, da es – im Gegensatz zum Explosionsblitz einer Supernova – unregelmäßig verläuft. Lewis und Brewer haben jetzt moderne Verfahren der so genannten Bayes-Statistik für ihre Analyse angewendet. Diese Verfahren sind zwar rechnerisch sehr aufwändig, erleichtern aber die Überprüfung und den Vergleich unterschiedlicher Erklärungsansätze für Beobachtungsdaten.
„Die Annahme einer Entfernungsabhängigkeit liefert signifikant bessere Ergebnisse als die gegenteilige Annahme“, so das Ergebnis von Lewis und Brewer. „Unsere Analyse widerlegt also frühere Behauptungen, es gäbe keine Entfernungsabhängigkeit bei der Variabilität von Quasaren“, so die Forscher weiter. Einen Konflikt mit der Standard-Kosmologie gäbe es folglich nicht. Beobachtungen von immer mehr Quasaren über einen immer größeren Zeitraum könnten damit künftig die Möglichkeit bieten, einen Einblick in die Entwicklung von Quasaren zu erhalten.
Bildquelle: U. Sydney
