Maarten Schmidt löst das Rätsel der Quasare

Porträt des Mannes mit Brille, Hand am Kinn, nachdenklich aussehend.

Maarten Schmidt über Caltech.


Heute in der Wissenschaft: Am 5. Februar 1963 hatte der niederländische Astronom und Caltech-Professor Maarten Schmidt einen Heureka-Moment, als er aquasistellare Radioquelle, oderQuasar, die tiefgreifende Auswirkungen darauf hatte, wie Wissenschaftler das Universum sehen würden. Schmidt untersuchte einen Quasar namens 3C273, der ein sternähnliches Aussehen hatte und einen mysteriösen Jet hinzufügte. Aber noch seltsamer war seineSpektrum. Astronomen untersuchen das Spektrum oder den Wellenlängenbereich des Lichts, das ein Stern aussendet, um die Zusammensetzung des Objekts zu entschlüsseln. Aber dieEmissionsliniendes Spektrums von 3C273 stimmte mit keinem bekannten chemischen Element überein. Schmidt hatte eine plötzliche Erkenntnis, dass 3C273 das ganz gewöhnliche Element Wasserstoff enthält. Es war nur schwierig zu identifizieren, weil die Spektrallinien von Wasserstoff nicht dort erschienen, wo man es erwartet hatte; stattdessen waren sie stark in Richtung des roten Endes des Spektrums verschoben. So ein großesRotverschiebungkönnte auftreten, wenn 3C273 sehr weit entfernt wäre, etwa 3 Milliarden Lichtjahre entfernt.

Dr. Schmidt erinnerte sich an die Aufregung seiner Enthüllung gegenüber ForVM. Er sagte:


Diese Erkenntnis kam sofort: Meine Frau erinnert sich noch daran, dass ich den größten Teil des Abends auf und ab ging.

Die Implikationen waren genau diese: Damit der Quasar so weit entfernt und noch sichtbar ist, muss 3C273 von Natur aus sehr hell und sehr stark sein. Es wird jetzt angenommen, dass es wie unsere Sonne mit dem Licht von zwei Billionen Sternen strahlt. Das ist das Hundertfache des Lichts unserer gesamten Milchstraße. 3C273 scheint jedoch kleiner als a . zu seinLichtjahrim Gegensatz zu 100.000 Lichtjahren für unsere Milchstraße.

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Der Quasar 3C273 ist nicht nur weit entfernt. Es ist auch überaus leuchtend, was auf mächtige Energieerzeugungsprozesse hindeutet, die 1963 unbekannt waren. Schmidt kündigte seine Enthüllung über Quasare in der Zeitschrift anNaturam 16. März 1963.




Maarten Schmidt mit gekämmten silbernen Haaren und gemusterter Fliege und Brille.

Maarten Schmidt ist ein niederländischer Astronom, der 1963 erkannte, dass Quasare sich im weit entfernten Universum befinden und daher extrem starke Energiequellen sein müssen.

Heller, sonnenähnlicher Kreis oben mit einem bunten Streifen, der von ihm nach unten schießt.

Röntgenbild von 3C273 und seinem Jet. Heute ist bekannt, dass dieser Quasar im Zentrum einer riesigen elliptischen Galaxie liegt. Bild über das Chandra-Röntgenobservatorium.

Heute sind Hunderttausende von Quasaren bekannt, und viele sind weiter entfernt und stärker als 3C273. Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass sie die Wissenschaft der Astronomie auf den Kopf gestellt haben. Warum befinden sich diese mächtigen Quasare zum Beispiel so weit entfernt im Weltraum? Licht bewegt sich mit endlicher Geschwindigkeit (186.000 Meilen pro Sekunde), und wir sehen Quasare nur im fernen Raum und damit in der fernen Vergangenheit. Diese seltsamen Objekte existierten nur im frühen Universum und existieren im heutigen Universum nicht mehr. Wieso den?

In den 1960er Jahren waren 3C273 und andere Quasare wie dieser starke Beweise gegen Fred Hoyles Steady-State-Theorie, die darauf hindeutet, dass Materie kontinuierlich erzeugt wird, während sich das Universum ausdehnt, was zu einem Universum führt, das überall gleich ist. Die Quasare zeigten, dass das Universum nicht überall gleich ist und halfen so beim EinleitenUrknallKosmologie.


Aber die Steady-State-Theorie hatte schon vor 1963 an Boden verloren. Die größte Veränderung, die Maarten Schmidts Enthüllung über den Quasar 3C273 verursachte, war die Art und Weise, wie wirnachdenken überunser Universum.

Mit anderen Worten, die Vorstellung, dass 3C273 extrem leuchtend war und dennoch einen so relativ kleinen Raum einnahm, deutete auf mächtige Energien hin, an die Astronomen zuvor nicht gedacht hatten. 3C273 gab Astronomen einen ihrer ersten Hinweise darauf, dass wir in einem Universum kolossaler explosiver Ereignisse – und extremer Temperaturen und Helligkeiten – leben – ein Ort, an dem mysteriöse Schwarze Löcher im Überfluss vorkommen und eine wichtige Rolle spielen.

Laut einer E-Mail von Caltech vom März 2013:

1963 gab uns Schmidts Entdeckung einen beispiellosen Einblick in das Verhalten des Universums in einer viel jüngeren Zeit seiner Geschichte, Milliarden von Jahren vor der Geburt der Sonne und ihrer Planeten. Später entdeckte Schmidt zusammen mit seinem Kollegen Donald Lynden-Bell, dass Quasare Galaxien sind, die milliarden Lichtjahre entfernte supermassereiche Schwarze Löcher beherbergen und keine Sterne in unserer eigenen Galaxie, wie einst angenommen wurde. Seine bahnbrechende Arbeit hat das Ausmaß des beobachtbaren Universums dramatisch vergrößert und unsere heutige Sicht auf die gewalttätige Natur des Universums, in der massereiche Schwarze Löcher eine dominierende Rolle spielen, weiterentwickelt.


Was sind Quasare?Astronomen glauben heute, dass ein Quasar eine kompakte Region im Zentrum einer Galaxie im frühen Universum ist. Es wird angenommen, dass die kompakte Region ein zentrales supermassereiches Schwarzes Loch umgibt, ähnlich wie das Schwarze Loch, von dem angenommen wird, dass es sich im Zentrum unserer eigenen Milchstraße und vieler (oder der meisten) anderen Galaxien befindet. Es wird angenommen, dass die starke Leuchtkraft eines Quasars das Ergebnis von Prozessen ist, die in einemAkkretionsscheibe, oder eine Materialscheibe, die das Schwarze Loch umgibt, da diese supermassereichen Schwarzen Löcher Sterne verbrauchen, die zu nahe vorbeiziehen. Diese Art von Aktivitäten findet während der Galaxienverschmelzung statt, die im frühen Universum ihren Höhepunkt erreichte.

Dunkles Quadrat mit weißen Punkten und einem extrem kleinen roten Punkt.

ULAS J1120+0641 war 2011 der am weitesten entfernte bekannte Quasar. Der Quasar erscheint als schwacher roter Punkt in der Nähe des Zentrums. Zusammengesetztes Bild, das aus dem Sloan Digital Sky Survey und dem UKIRT Infrared Deep Sky Survey über Wikimedia Commons erstellt wurde.

Der in China geborene US-Astrophysiker Hong-Yee Chiu hat den Namen geprägtQuasarim Mai 1964 in der VeröffentlichungPhysik heute. Er schrieb:

Bisher wird zur Beschreibung dieser Objekte der plumpe lange Name „quasi-stellar radio sources“ verwendet. Da die Natur dieser Objekte völlig unbekannt ist, ist es schwierig, eine kurze, angemessene Nomenklatur für sie zu erstellen, damit ihre wesentlichen Eigenschaften aus ihrem Namen ersichtlich sind. Der Einfachheit halber wird in dieser Arbeit die Kurzform „Quasar“ verwendet.

Derzeit ist der am weitesten bekannte QuasarULAS J1342+0928, kann aber jederzeit entthront werden. Es hat eine Rotverschiebung von z=7,54 und existierte, als das Universum etwa 690 Millionen Jahre alt war, nur 5% seines heutigen Alters.

Fazit: Heute, am 5. Februar 1963, hat Maarten Schmidt in der Wissenschaft das Geheimnis der Quasare enträtselt und die Ränder unseres Kosmos verschoben. Sein Einblick in die am weitesten entfernten und leuchtendsten bekannten Objekte hat die Sichtweise der Wissenschaftler auf das Universum verändert.

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