Erinnern Sie sich an diese mysteriösen kleinen roten Punkte (LRDs), die das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA im Jahr 2022 zu entdecken begann? Es stellt sich heraus, dass sie vielleicht nicht so mysteriös sind, wie wir dachten – oder so einsam. Eine neue Studie legt nahe, dass diese kompakten, extrem weit entfernten roten Quellen ganze Galaxien hinter ihren auffälligen Hüllen verbergen könnten.

Seit ihrer Entdeckung haben Astronomen darüber debattiert, was LRDs eigentlich sind. Eine führende Theorie besagt, dass es sich um supermassereiche Schwarze Löcher handelt, genauer gesagt um aktive galaktische Kerne (AGN). Aber diese Punkte verhalten sich nicht wie die AGN, die wir in unserer Nähe sehen. Sie sind bei hoher Rotverschiebung häufig, aber ihre Zahl nimmt bei niedrigeren Rotverschiebungen stark ab, was die Frage aufwirft: Was passiert mit ihnen, wenn das Universum altert?

Ein Team unter der Leitung von Pierluigi Rinaldi vom Steward Observatory der University of Arizona (jetzt am Space Telescope Science Institute in Baltimore) könnte einen Hinweis gefunden haben. Ihre Studie, veröffentlicht am 29. Juli in The Astrophysical Journal, legt nahe, dass LRDs möglicherweise keine separate Population von Galaxien sind. Stattdessen könnte ihr seltsames Aussehen teilweise auf einen Beobachtungsfehler zurückzuführen sein – bei extremen Entfernungen werden die schwächeren umgebenden Strukturen für unsere Teleskope einfach unsichtbar, sodass nur die helle zentrale Quelle übrig bleibt.

Das Team kam zu diesem Schluss, indem es eine Spiralgalaxie mit niedrigerer Rotverschiebung namens WISEA J123635.56+621424.2 untersuchte, die den Spitznamen „Saguaro“ trägt, weil ihre Spiralarme an den Sonora-Wüstenkaktus erinnern. Diese Galaxie bei Rotverschiebung 2 (gesehen, wie sie etwa 3,3 Milliarden Jahre nach dem Urknall war) hat eine kompakte rote Quelle in ihrem Zentrum, die genau wie ein kleiner roter Punkt aussieht – passenderweise erinnert sie an die rubinroten Früchte des Kaktus.

„Alles, was im frühen Universum entstanden ist, muss sich zu etwas entwickeln, das uns umgibt“, sagte Koautor George Rieke von der University of Arizona. „Wir hatten kaum eine Vorstellung davon, was aus LRDs wird, aber diese Ergebnisse zeigen uns endlich, wie wir ihre Nachkommen finden können.“

Der Saguaro war ein Glücksfall. Rinaldi untersuchte Tausende von Quellen, aber diese stach hervor, weil eines von Webbs Mikro-Shutter-Arrays zufällig direkt über seinem Kern positioniert war, was die Sammlung spektroskopischer Daten ermöglichte. Außerdem bot seine niedrigere Rotverschiebung einen klareren Blick auf seine größere Struktur. Das Team kombinierte Archivbeobachtungen von Hubble (Ultraviolett) und Webb (Infrarotbildgebung und Spektroskopie), um es über das gesamte elektromagnetische Spektrum zu untersuchen.

„Da der Saguaro eine niedrigere Rotverschiebung hat, können wir die sehr schöne und helle Wirtsgalaxie in hoher Auflösung und Detailgenauigkeit mit Webb und Hubble sehen“, sagte Zihao Wu vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Webbs Beobachtungen können uns helfen zu verstehen, wie die Galaxie und ihr kleiner roter Punkt-ähnlicher Kern miteinander verbunden sind.“

Das Team testete, ob das kompakte rote Zentrum des Saguaro den LRD-Eigenschaften entspricht. Hubble und Webb zeigten, dass der Kern im Ultravioletten und Infraroten heller leuchtet als im sichtbaren Licht, wie entfernte LRDs. Sie trennten auch das Licht der Galaxie vom Licht des Kerns und suchten nach Röntgenstrahlen. Die meisten LRDs mit hoher Rotverschiebung sind im Röntgenbereich unsichtbar, aber der Saguaro emittierte schwache Röntgenstrahlen, die vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA entdeckt wurden.

„Was die Röntgenbeobachtungen zeigen, ist, dass diese Galaxie einen aktiven galaktischen Kern hat, und zwar einen stark verdeckten“, sagte Carys Gilbert, Masterstudentin an der University of Cape Town. „Er ist nicht nur verdeckt, sondern auch röntgenschwach. Diese Kombination könnte das Fehlen von Röntgenemission erklären, das wir bei allen anderen kleinen roten Punkten sehen. Es passt gut in das Puzzle der kleinen roten Punkte.“

Dann kam der aufschlussreiche Test: Sie verschoben den Saguaro digital zu höheren Rotverschiebungen, um zu simulieren, wie er im frühen Universum aussehen würde. Als sie ihn weiter entfernten, verblasste die umgebende Galaxie aus dem Blickfeld, sodass nur das helle LRD-ähnliche Zentrum übrig blieb. Dies unterstützt die Idee, dass viele entfernte LRDs nur deshalb isoliert erscheinen, weil ihre Wirtsgalaxien zu schwach sind, um erkannt zu werden.

„Unsere Theorie ist, dass die meisten dieser entfernten Quellen von diesem kosmologischen Effekt betroffen sind, was einen Beobachtungsfehler erzeugt“, sagte Rinaldi. „Wir haben jetzt einen Weg, die Nachkommen der LRDs zu finden, indem wir nach ähnlichen Objekten bei niedrigeren Rotverschiebungen suchen.“