Gravitationslinse hilft Astronomen bei der Entdeckung von Wasser in Rekordentfernung von 11 Milliarden Lichtjahren

Mehrfachquasar MG J0414+0534

Bonn - Einem deutsch-italienischen Forscherteam ist es gelungen, Wassermoleküle in einem 11 Milliarden Lichtjahre entfernten Quasar nachzuweisen. Der Quasar ist damit das Himmelsobjekt mit der größten Entfernung, bei dem bislang Wasser aufgespürt werden konnte. Bei der Entdeckung half den Astronomen ein glücklicher Umstand: Genau vor dem Quasar steht eine Galaxie, die als Gravitationslinse wirkt und die Strahlung des weit entfernten Objekts verstärkt. Nach Ansicht der Wissenschaftler, die im Fachblatt "Nature" über ihren Fund berichten, deutet die Entdeckung darauf hin, dass Wasser im frühen Universum häufiger auftritt als bislang vermutet.

"Interessant ist, dass wir Wasser bereits bei der ersten unserer Kandidaten-Galaxien in großer Entfernung nachweisen konnten, bei denen die Strahlung durch eine Vordergrundgalaxie als Gravitationslinse verstärkt wird", erläutert John McKean vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, einer der beteiligten Astronomen. Die Strahlung der Wassermoleküle eröffne den Himmelsforschern neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Quasare. "Wir können damit massereiche Schwarzen Löcher in fernen Galaxien untersuchen und die Entwicklung von Galaxien bei sehr hoher Rotverschiebung."

Der Quasar mit der Katalogbezeichnung MG J0414+0534 steht am Himmel zufällig in derselben Richtung wie eine andere Galaxie. Die Schwerkraft dieser Vordergrund-Galaxie verstärkt das Licht des Quasars und erzeugt außerdem vier separate Bilder des Objekts. Ohne diesen Gravitationslinseneffekt hätten McKean und seine Kollegen 580 Tage Messzeit mit dem 100-Meter-Radioteleskop in Effelsberg gebraucht, um die Strahlung des Wassermoleküls sichtbar zu machen; so genügten 14 Stunden.

Das Wasser in MG J0414+0534 ist vermutlich Bestandteil von Gas- und Staubwolken, die auf ein extrem massereiches Schwarzes Loch im Zentrum dieser weit entfernten Galaxie einströmen. Die Wassermoleküle senden die Strahlung gebündelt als so genannter Maser aus, das Gegenstück zum optischen Laser im Mikrowellenbereich. Astrophysikalische Maser treten vor allem in Gebieten mit heißem, dichtem Staub und Gas auf. Der Nachweis von Wasser in MG J0414+0534 zeigt damit erstmals eine solche dichte Staub- und Gaskomponente in der Frühzeit des Kosmos. Schon 2,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall müssen also geeignete Voraussetzungen für die Entstehung von Wassermolekülen geherrscht haben.