Quelle: ESA / Science & Exploration / Space Science / Euclid, 6. Juli 2026

Quasare stellen eine kurze Phase im Leben einer Galaxie dar, in der große Mengen an Materie spiralförmig in das zentrale supermassereiche Schwarze Loch hineinströmen und dabei enorme Energiemengen freisetzen. In dieser Phase leuchtet der Kern der Galaxie heller als alles andere im Universum und überstrahlt den Rest seiner Wirtsgalaxie oft um das Hundert- bis Tausendfache.

Seit Jahrzehnten suchen wir nach den allerersten Quasaren des Universums. Diese Objekte geben Aufschluss darüber, was in den frühesten Tagen des Kosmos geschah, darunter auch darüber, wie die ersten supermassiven Schwarzen Löcher und Galaxien entstanden sind. Allerdings sind Quasare aus dieser Zeit schwer zu finden. Sie sind selten, da noch wenige Galaxien Zeit hatten, groß genug zu werden, und ihr urzeitliches Licht ist sowohl schwach als auch leicht mit dem Licht von Sternen zu verwechseln, die näher bei uns liegen.

Euclid, der 2023 gestartet wurde, dringt tiefer in diesen rätselhaften Teil der frühen Kosmosgeschichte vor – mit spannenden Ergebnissen. Das Teleskop hat nun eine beispiellose Anzahl von 31 neuen Quasaren im frühen Universum entdeckt, die bis in eine Zeit zurückreichen, als der Kosmos gerade einmal 5 % seines heutigen Alters hatte.

„Diese frühen Quasare stammen aus den Anfängen des Universums“, sagt Daming Yang von der Universität Leiden in den Niederlanden, Hauptautor der Veröffentlichung über die Euclid-Entdeckung. „Indem wir sie finden und untersuchen, können wir besser verstehen, wie diese riesigen Systeme entstanden sind und so schnell gewachsen sind – eines der größten Rätsel der Astrophysik.“

Unter der Oberfläche des Eisbergs

Die frühesten Quasare, die wir bisher kannten, waren nur die Spitze des Eisbergs: die seltenen und hellen Ausreißer, die am einfachsten zu entdecken waren. Wir hatten einfach noch nicht genug Quasare aus den Anfängen des Universums gefunden, um sie als Gruppe angemessen untersuchen zu können. Die neue Entdeckung von Euclid ändert all das, denn sie erfasst nicht nur die hellen Ausreißer, sondern den Großteil der Population alter Quasare.

„Euclid ist ein echter Meilenstein“, fügt Daming hinzu. „Früher konnten wir nur eine Handvoll der allerhellsten uralten Quasare finden, aber mit Euclid können wir weitaus effizienter riesige Bereiche des Himmels absuchen, um auch viel schwächeres Licht zu erfassen. Es ist ein einzigartiges Werkzeug für die Quasar-Jagd.“

Die Entdeckung umfasst 12 neue Quasare mit einer „Rotverschiebung“ – einem Maß für Entfernung und Bewegung, das damit zusammenhängt, wie sich Licht durch unseren sich ausdehnenden Kosmos bewegt – von 7 oder mehr, was den ersten 770 Millionen Jahren des Universums entspricht.

Die beiden ältesten dieser Gruppe, EUCL J172902.75+641018.1 und EUCL J125308.55+705432.3, weisen Rotverschiebungen von 7,77 bzw. 7,69 auf und stellen damit einen neuen Rekord für die ältesten jemals entdeckten Quasare auf. Beide liegen etwas mehr als 13 Milliarden Lichtjahre entfernt und entstanden in den ersten 670 Millionen Jahren des Universums.

„Diese Entdeckung verdoppelt die Anzahl der uns bekannten Quasare, die so alt sind, mehr als“, sagt Antonio La Marca, ein ESA-Forschungsstipendiat im Euclid-Team. Die Entdeckung der ersten etwa zehn Quasare mit einer Rotverschiebung von 7 oder mehr dauerte mehr als ein Jahrzehnt – doch Euclid hat bereits in einem einzigen Jahr mehr als diese Anzahl entdeckt.

„Das Euclid-Team hat zum ersten Mal eine echte ‚Bestandsaufnahme‘ der Quasare aus der Frühzeit des Universums vorgenommen“, fügt Antonio hinzu. „Das ist ein großer Schritt hin zu einem grundlegenderen Verständnis dieser faszinierenden Objekte.“

Ein Meilenstein in der Geschichte des Universums

Der zweitälteste Quasar, den Daming und seine Kollegen entdeckt hatten, wurde kürzlich von Silvia Belladitta und ihren Mitarbeitern genauer untersucht. Diese Beobachtungen zeigten, dass der Quasar in einer staub- und gasreichen Galaxie eingebettet ist, in der gerade in rasendem Tempo neue Sterne entstehen – ein Hinweis darauf, wie die Wirtsgalaxie eines frühen supermassiven Schwarzen Lochs aussehen könnte.

Die Quasare gehen auf eine faszinierende Periode in der Geschichte des Universums zurück, die als „Epoche der Reionisation“ bekannt ist: eine Zeit, in der sich alles von einem kalten und dunklen Zustand (dem „dunklen Zeitalter“) zu einem heißen und „ionisierten“ Zustand (durch energiereiches Licht aufgespalten) wandelte. Diese Übergangsphase war eine entscheidende Epoche, die die Grundlage für alles schuf, was wir heute sehen.

„Uralte Quasare sind seltene Entdeckungen. Sie sind nicht nur an sich interessant, sondern auch Zeitmaschinen, die es uns ermöglichen, das frühe Universum zu erforschen und zu verstehen, wie die erste Generation von Galaxien entstanden ist“, sagt Valeria Pettorino, Projektwissenschaftlerin bei der ESA für Euclid.

„Die Fähigkeiten von Euclid sind unübertroffen. Das Teleskop vereint eine große Erfassungsfläche, große Tiefenschärfe, scharfe Bildgebung und eine einzigartige weltraumgestützte Infrarotsicht auf eine Weise, die es uns ermöglicht, seltene, extrem weit entfernte Objekte weitaus effizienter als bisher zu erkennen.

Und es ist nicht nur das Teleskop: Die Datenverarbeitung ist nur dank Tausender Wissenschaftler und Ingenieure des Euclid-Konsortiums möglich, die gemeinsam daran arbeiten, wissenschaftliche Entdeckungen zu liefern, indem sie riesige Datensätze durchforsten, um seltene, weit entfernte Quasare zu identifizieren, die wir mit bodengestützten Teleskopen weiter untersuchen können.“

Die 31 hier vorgestellten Quasare wurden in Daten des „Euclid Wide Survey“ entdeckt, der nach seiner Fertigstellung mehr als ein Drittel des gesamten Himmels abdecken wird. Euclid wird die Geheimnisse des dunklen Universums lüften; das Teleskop erforscht dessen Zusammensetzung, Geschichte und Entwicklung und kartiert dabei seine großräumige Struktur, wobei es Milliarden von Galaxien beobachtet – und dabei zahlreiche Quasare aufdeckt.

Hinweise für Redakteure

Der Artikel „Euclid: Entdeckung von 31 neuen Quasaren im Bereich 6,6 < z < 7,8“ von D. Yang et al. erscheint am 6. Juli 2026 in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“. DOI: 10.1051/0004-6361/202658883

Der Quasar mit der höchsten Rotverschiebung in dieser Arbeit trägt die Bezeichnung EUCL J172902.75+641018.1 (Rotverschiebung von 7,77), der Quasar mit der zweithöchsten Rotverschiebung die Bezeichnung EUCL J125308.55+705432.3 (Rotverschiebung von 7,69). Der bisherige Rekordhalter, der 2021 entdeckt wurde, weist eine Rotverschiebung von 7,64 auf.

Über Euclid

Euclid wurde im Juli 2023 gestartet und begann am 14. Februar 2024 mit seinen routinemäßigen wissenschaftlichen Beobachtungen. Im November 2023 und im Mai 2024 erhielt die Welt erste Einblicke in die Qualität der Euclid-Bilder, und im Oktober 2024 wurde der erste Ausschnitt seiner großartigen Karte des Universums veröffentlicht. Euclids erste Datenreihe, einschließlich einer Vorschau auf seine Deep Fields, wurde im März 2025 veröffentlicht. Weitere Informationen zu den Entdeckungen und Datenveröffentlichungen der Mission finden Sie unter: esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid

Euclid ist eine europäische Mission, die von der ESA gebaut und betrieben wird, mit Beiträgen ihrer Mitgliedstaaten und der NASA. Das Euclid-Konsortium – bestehend aus mehr als 2000 Wissenschaftlern aus 300 Instituten in 15 europäischen Ländern, den USA, Kanada und Japan – ist für die Bereitstellung der wissenschaftlichen Instrumente und die wissenschaftliche Datenanalyse verantwortlich. Die ESA wählte Thales Alenia Space als Hauptauftragnehmer für den Bau des Satelliten und seines Servicemoduls aus, während Airbus Defence and Space mit der Entwicklung des Nutzlastmoduls, einschließlich des Teleskops, beauftragt wurde. Die NASA stellte die Detektoren des Nahinfrarot-Spektrometers und -Photometers (NISP) zur Verfügung. Euclid ist eine Mission der mittleren Klasse im Rahmen des „Cosmic Vision“-Programms der ESA.

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Quelle: Universität Innsbruck.

Radiogalaxien gehören zur Klasse von Galaxien mit einem aktiven und hell leuchtenden Zentrum, aus dem riesige, gerichtete Materieströme ausgestoßen werden, die als Jets bezeichnet werden. Als Energiequelle dieser Jets werden extrem massereiche Schwarze Löcher mit der Masse von hundert Millionen bis einige Milliarden Sonnenmassen vermutet. Jets aus aktiven Galaxienkernen können durch den Einfall von Materie auf ein solches supermassives schwarzes Loch erklärt werden. Sie werfen Teilchenströme mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit über Hunderte bis Tausende von Lichtjahren weit ins Weltall. Durch die große Entfernung zu diesen Objekten können ihre Strukturen jedoch nur für die nächsten von ihnen aufgelöst werden.

Im Fall der – auf astronomischen Skalen – nur rund 12 Millionen Lichtjahre entfernten Radiogalaxie Centaurus A, einer der hellsten Galaxien des Südhimmels, wurde der Jet bislang vom Radiobereich bis hin zu Röntgenenergien vermessen. „Am höchstenergetischen Ende des elektromagnetischen Spektrums konnte Centaurus A aber bisher nur als unaufgelöste Punktquelle beobachtet werden“, erklärt Dr. Markus Holler vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck und Mitglied der H.E.S.S.-Kollaboration. Ob die höchstenergetische Gammastrahlung vom Galaxienkern oder aber vom Jet emittiert wird, konnte man daher bis dato nicht feststellen. Hier setzt ein wichtiger Beitrag der Innsbrucker Astrophysiker zur kollaborativen Studie an: Wie kürzlich bei der erfolgreichen Vermessung des Krebsnebels verwendeten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Olaf Reimer auch für die Untersuchung der Strukturen von Centaurus A eine neuartige Simulationsumgebung. Diese ermöglichte eine weitaus präzisere Analyse der insgesamt über 200 Stunden Beobachtungszeit mit den H.E.S.S.-Teleskopen.

„Die Simulationen, die wir für die Auswertung benötigten, werden üblicherweise vor den Beobachtungen generiert. In unserer Simulationsumgebung gibt es aber für jede Beobachtung in der Analyse eine maßgeschneiderte Simulation“, erklärt Astrophysiker Markus Holler. So ist es gelungen, hochenergetische Gammastrahlung entlang des Jets von Centaurus A nachzuweisen. „Wir können also nicht nur erstmals Centaurus A von einer Punktquelle unterscheiden, sondern sogar die Emission durch ihre Form zum Teil dem Jet zuordnen.” Die gemessene Ausdehnung des Jets von über 2 Winkelminuten (siehe Abbildung) im Gammastrahlenlicht enthüllt dabei ein spannendes Geheimnis: Nämlich die Antwort auf die Frage, wo und wie die höchstenergetische Gammastrahlung von Centaurus A entsteht.

Rückschlüsse auf Teilchenbeschleunigung im Jet
Berücksichtigt man die über andere Messinstrumente – v.a. Radio- und Röntgenstrahlenbeobachtungen – gewonnenen Informationen über Centaurus A sowie die von H.E.S.S. vermessene Emission des Jets in einer Modellierung, so lässt sich letztere nur mit einem extrem effizienten, entlang des Jets verteilten, kontinuierlich operierenden Beschleunigungsmechanismus erklären. „Die alleinige Tatsache, dass Photonen aus dem Jet bis in diesen hochenergetischen Gammastrahlenbereich nachgewiesen werden konnten, setzt dort die Existenz von geladenen Teilchen voraus, die eine Energie von mindestens 10 bis 100 Billionen Elektronenvolt erreichen müssen”, verdeutlicht die Theoretikerin Prof. Anita Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck ein zentrales Ergebnis der Studie. „Inwieweit ähnlich effiziente Teilchenbeschleunigung in den ausgedehnten Jetbereichen auch ein Merkmal anderer aktiver Galaxienkerne ist, die nicht durch extreme Radiohelligkeit wie Centaurus A auffallen, ist eine Frage, die das künftige Cherenkov Telescope Array (CTA) beantworten sollte”, vermutet Prof. Olaf Reimer, der die österreichische Beteiligung an Vorbereitung und Bau des Höchstenergie-Gammastrahlenobservatoriums CTA koordiniert. Ob Centaurus A also als generisch für viele weitere Galaxien betrachtet werden kann, wird sich in weiteren Forschungsvorhaben zeigen.

Indirekte Messung von Gammastrahlung
Die H.E.S.S.-Teleskope sind nach dem Entdecker der kosmischen Strahlung und Nobelpreisträger Victor Franz Hess benannt, der von 1931 bis 1937 als Professor an der Universität Innsbruck tätig war. Sie messen Gammastrahlen, die etwa 1.000 Milliarden Mal energiereicher sind als sichtbares Licht. Jedes dieser Gamma-Quanten erzeugt beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre unter anderem eine Vielzahl an geladenen Teilchen, welche wiederum über den Cherenkov-Effekt (eine Art optisches Analogon zum Überschallknall) sichtbares Licht emittieren. Die H.E.S.S.-Teleskope werden seit 2002 von einer internationalen Kollaboration in Namibia betrieben. Seit 2009 ist auch Österreich Mitglied, Olaf Reimer vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck leitet die österreichische H.E.S.S.-Gruppe.

Publikation:
The H.E.S.S. Collaboration: “Resolving acceleration to very high energies along the jet of Centaurus A”

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Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: Kowaljow et al.

Das im Juni 2011 gestartete Projekt RadioAstron ist derzeit das einzige weltraumbasierte Radiointerferometer. Mit seiner hochelliptischen Umlaufbahn erreicht es eine Erdentfernung und damit dementsprechende Interferometer-Basislängen bis zu 350.000 km. Diese Basislängen machen Beobachtungen möglich, die aus physikalischen Gründen bei kürzeren Basislängen nicht machbar wären. Mit diesem System wurden bislang vor allem drei Arten von Objekten beobachtet: Aktive Galaxienkerne (AGN), Pulsare und Maser.

Aktive Galaxienkerne
Die Forschungsgruppe wird von Juri Kowaljow vom Moskauer Lebedew-Institut für Physik geleitet. Der bei weitem größte Teil der Beobachtungszeit von RadioAstron wurde für diesen Forschungsbereich verwendet. Drei der vier verfügbaren Empfänger von RadioAstron wurden hier eingesetzt: Das K-Band (1,3 cm Wellenlänge), das C-Band (6 cm) und das L-Band (18 cm). Durch die großen verwendeten Basislängen konnten sehr hohe lineare Auflösungen der beobachteten Objekte erzielt werden.

Manche Parameter von AGN lassen sich nur bei sehr hoher Auflösung untersuchen. Die wichtigste Kenngröße, die mittels Radio-Interferometrie ermittelbar ist, ist die sogenannte „Helligkeitstemperatur“. Sie ist ein Maß dafür, wie leuchtstark das Objekt bezogen auf die Fläche ist. Von der Erde aus lassen sich nur Helligkeitstemperaturen bis etwa 10¹² Kelvin ermitteln, für mehr ist die Auflösung zu gering. Nach üblichen Theorien zur Entstehung von Radiostrahlung sollten auch keine höheren Helligkeitstemperaturen auftreten. Demnach entsteht die Strahlung als Synchrotron-Strahlung von schnellen Elektronen in den von den AGN ausgestoßenen Jets.

Die Ergebnisse von RadioAstron zeigen jedoch, dass Helligkeitstemperaturen von 10¹³ K bis 10¹⁴ K durchaus üblich sind. Dies erfordert voraussichtlich ein größeres Umdenken zur Erklärung dieser Strahlung, sofern weitere Beobachtungen diesen Trend bestätigen. Im Verlauf des ESP wurden einige Dutzend AGN beobachtet. Üblicherweise gab es mehrere Beobachtungen bei verschiedenen Basislängen und Wellenlängen, um aus diesen einzelnen Beobachtungen Modelle für die Struktur berechnen zu können.

Während bei großen Basislängen alle Teleskope auf der Erde praktisch am gleichen Ort zu sein scheinen und damit nur lineare Auflösungen ermöglichen, ist es bei kürzeren Basislängen möglich, mithilfe der verteilten Teleskope direkt ein Bild der beobachteten Quelle zu erzeugen. Im Verlauf des ESP wurden drei solcher Experimente gemacht. Allerdings ist bislang nur von einem davon ein Ergebnis verfügbar, die beiden anderen Datensätze werden immer noch verarbeitet.

Insgesamt beurteilen die Wissenschaftler ihre Resultate sehr positiv. Auffallend ist vor allem der unerwartet geringe Einfluss von Streueffekten im interstellaren Medium. Dieser scheint unabhängig von der Basislänge nur minimal zu sein. Erwartet wurde eher, dass bei großen Basislängen viele Objekte dadurch unsichtbar werden. Etwas ungünstig ist jedoch die Bilanz im K-Band. Hier lieferten überdurchschnittlich viele Beobachtungen keine verwertbaren Ergebnisse. Erklärbar ist dies zum einen durch die vergleichbar geringe Empfindlichkeit des Empfängers, zum anderen durch die Tatsache, dass bei vielen Beobachtungen schlechtes Wetter die Datenqualität der Bodenteleskope verschlechterte.

Pulsare
Pulsare sind sehr kompakte Strahlungsquellen. Daher sind sie ideal, um zu erforschen, wie Radiostrahlung gestreut wird. Während die AGN-Beobachtungen für möglichst störungsfreie Daten also bei möglichst kurzen und daher wenig gestörten Wellenlängen arbeiten, sind hier die längeren von Interesse – also das L- und das P-Band (92 cm). Durch die großen Basislängen kann die Streuung auf sehr viel größeren Skalen beobachtet werden und somit zu einem besseren Verständnis führen.

Beobachtet wurden unter anderem der Crab-Pulsar und der Vela-Pulsar. Im Fall des Crab-Pulsars kann anhand der Ergebnisse davon ausgegangen werden, dass die Streuung vor allem direkt vom umgebenden Krebsnebel verursacht wird. Eine hochgenaue Untersuchung des Krebsnebels ist damit möglich.

Beim Vela-Pulsar gab es ein unerwartetes Verhalten zu beobachten. 1,1% der Pulse dieses Pulsars waren sichtbar. Beim erwarteten Streuverhalten läge die Wahrscheinlichkeit, einen Puls zu erfassen, aber nur bei 10^-150, also verschwindend gering. Es existiert eine Theorie (Narayan & Goodman 1989), dass ein solches Verhalten bei großen Basislängen zu beobachten ist, wenn das für die Streuung verantwortliche Plasma eine fraktale Substruktur aufweist. Sollte sich dies bestätigen, macht dies eventuell sogar direkt bildgebende Beobachtungen in Bereichen möglich, wo nach bisherigem Stand Streueffekte dies verhindern sollten.
Maser
RadioAstron ermöglicht die Untersuchung von Wasser- und Hydroxyl-Masern. Diese strahlen bei 1,6 GHz beziehungsweise bei 22 GHz. Sie treten im interstellaren Plasma auf, unter anderem in Sternentstehungsgebieten und vergleichbaren Regionen. Maser sind relativ kleine Regionen, aber sehr leuchtkräftig. Dank der hohen Auflösung von RadioAstron können Größe, Leuchtkraft und umgebendes magnetisches Feld von Masern zum Teil zum ersten Mal überhaupt bestimmt werden.

Insgesamt wurden 5 Maser erfolgreich beobachtet, bei 11 wurden Versuche vorgenommen. Nicht jede Quelle ist also wirklich beobachtbar für RadioAstron, manche Beobachtungen scheitern aus unterschiedlichen technischen und physikalischen Gründen. Im Fall des Wasser-Masers Cep A wurde eine Auflösung erreicht, die einer Größe von nur 6,5 Mio Kilometer entspricht. Damit wurde es erstmals möglich, zu erkennen, dass dieser Maser tatsächlich aus zwei eng benachbarten Masern besteht. Vergleichbare Ergebnisse gab es bei anderen Masern.

Ausblick
uch wenn die Beobachtungen des Early Science Program im Juni zu Ende gehen, dauert die Analyse der bislang gewonnen Daten sicherlich noch Monate an. Daher sind die hier vorgestellten Ergebnisse auch nur als vorläufig zu betrachten und nicht als der Weisheit letzter Schluss. Fest steht aber, dass die bisherigen Ergebnisse eine gute Basis für die weiteren Beobachtungen während es im Juli beginnenden Key Science Program bilden.

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• Spektr-R RadioAstron

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