3C 273 ist aufgrund seiner Helligkeit, kombiniert mit seiner Erdnähe, für die Wissenschaft ein Hauptziel für das Verständnis der Kräfte, die Galaxien zum Leuchten bringen. „Dank der Beobachtungsleistung von Hubble öffnen wir ein neues Tor zum Verständnis von Quasaren“, sagt der Astronom Bin Ren vom Observatorium Côte d’Azur und der Université Côte d’Azur in Frankreich.

„Meine Kollegen sind begeistert, weil sie noch nie zuvor so viele Details gesehen haben“, schwärmt Bin Ren. Die neuen Daten zeigen nicht nur bislang unbekannte Strukturen der Quasar-Galaxie, sondern geben auch Hinweise auf eine neue Methode, die helfen soll, die Funktionsweise von Quasaren zu verstehen.

Quasare gehören nach Gammablitzen und Supernovae zu den hellsten Objekten im Universum. Während Gammablitze und Supernovae indes überaus vergänglich sind, bleiben Quasare bestehen. Der aktuelle Stand der Forschung geht davon aus, dass sie von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden, die im Kern jeder Galaxie vermutet werden.

Schwarze Löcher saugen Gas und Staub in sich auf, was zu einem wahrnehmbaren Leuchten führt, weil das Material in einer Scheibe um das Loch wirbelt und vom inneren Rand auf das Schwarze Loch herabregnet. Dabei ist die Schwerkraft und Reibung innerhalb der Scheibe so hoch, dass Temperaturen entstehen, die das Material im gesamten Spektrum des Lichts erstrahlen lassen. Das ist das Licht, das wir sehen, wenn wir einen Quasar betrachten.

Das Problem bei der Beobachtung von Quasaren ist, dass die meisten zum einen sehr weit entfernt und zum anderen extrem hell sind. Das macht es unter beiden Aspekten schwierig, einigermaßen detailreiche Informationen zu erhalten.

3C 273 ist nicht der erdnächste, aber einer der hellsten Quasar. Er leuchtet mit dem Licht von Billionen von Sonnen und ist so hell, dass man ihn mit einem Teleskop im Garten sehen kann. Um Strukturen zu erkennen, die sich in diesem Licht verbergen könnten, wurde beim Hubble-Weltraumteleskop das Space Telescope Imaging System (STIS) verwendet.

Das kann einen provisorischen Koronografen anwenden, der die hellste Lichtquelle verdeckt, und funktioniert in etwa so, als würde man sich eine Hand vor die Augen halten, wenn jemand mit einer Taschenlampe direkt auf einen leuchtet. So können wir andere, vom Licht beleuchtete Dinge sehen, ohne dabei selbst geblendet zu werden.

So gelangen Hubble Aufnahmen, die achtmal näher sind als alle zuvor gewonnenen und bislang unbekannte Details in den Strukturen um das Zentrum des Quasars in einem Radius von 16.000 Lichtjahren zeigen. Das erlaubte den Forscher:innen kleine Flecken zu identifizieren, bei denen es sich um Satellitengalaxien oder Materiebrocken handeln könnte, die gerade vom Quasar verschluckt werden.

Zudem fanden sie einen neuen Kernstrahl sowie ein mysteriöses L-förmiges Filament, das noch identifiziert werden muss. Filamente sind fadenförmige Strukturen, die in der Sonnenatmosphäre, aber auch in Galaxienhaufen auftreten. Solare Filamente etwa bestehen aus dichtem Plasma, das durch Magnetfelder in der Sonnenkorona gehalten wird.

Ebenso führten sie weitere Messungen des astrophysikalischen Jets durch, der durch das externe Magnetfeld des Schwarzen Lochs ausgelöst wird und sich 300.000 Lichtjahre in den intergalaktischen Raum erstreckt. Dabei fanden sie heraus, dass sich der Jet offenbar umso schneller bewegt, je weiter er sich vom Schwarzen Loch entfernt.

Erklären können die Forscher:innen ihre Beobachtungen (noch) nicht. Unklar bleibt zunächst auch, welche Mechanismen dahinterstecken. Allerdings bewerten sie schon die reine Erhebung der neuen Daten als Erfolg. Die erlauben es ihnen, tiefere Analysen durchzuführen, um sowohl 3C 273 im Speziellen als auch das Verhalten von Quasaren im Allgemeinen besser verstehen zu können.

Für die Zukunft hofft Bin Ren auf die Möglichkeiten des leistungsfähigeren James-Webb-Weltraumteleskops: „Unsere bisherige Sichtweise war sehr eingeschränkt, aber Hubble ermöglicht es uns, die komplizierte Quasar-Morphologie und die galaktischen Wechselwirkungen im Detail zu verstehen. In Zukunft könnte uns eine genauere Betrachtung von 3C 273 im Infrarotlicht mit dem James Webb Space Telescope weitere Hinweise liefern.“

Die Erkenntnisse des Forschungsteams lassen sich im Detail in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics nachlesen.