Die ersten Quasare und ihre Umgebungen: Von der Geburt supermassereicher schwarzer Löcher bis zur kosmischen Reionisation

• Antragstellerin: Dr. Sarah Bosman
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506672582

Die Geburt von Galaxien und Schwarzen Löchern rückt durch Beobachtungen der ersten Milliarde Jahre nach dem Urknall endlich in greifbare Nähe: die letzte Grenze der Galaxienentwicklung. Frühe Quasare sind unübertroffene Werkzeuge für die Erforschung des hochrotverschobenen Universums, da sie es erlauben, eine riesige Bandbreite miteinander verbundener Größenordnungen zu untersuchen. In den nächsten fünf Jahren wird die Erforschung hochrotverschobener Quasare exponentiell zunehmen: Die Euclid-Mission wird ihre Zahl erheblich erhöhen, und JWST wird Beobachtungen bei noch nie dagewesenen Wellenlängen ermöglichen.Auf den größten Skalen erweist sich die Wasserstoffreionisation als unerwartet komplex. Modelle der Reionisation haben Schwierigkeiten, dem späten Ende des Prozesses gerecht zu werden, welches von den Beobachtungen gefordert wird. Jüngste bahnbrechende Analysefortschritte, die vom PI eingeführt wurden, haben Messungen der Reionisation bei Quasaren erstmals wirklich quantitativ gemacht. Weitere Anwendungen innerhalb der beantragten Gruppe werden zu einer Revolution in der Präzesion der Beobachtungsdaten führen, an denen Theorien gemessen werden.Im Inneren der ionisierten Blasen im Megaparsec-Maßstab, die von Quasaren erzeugt werden, bieten "Nachbargalaxien" neue und aussagekräftige Einblicke in offene Fragen der Galaxienentstehung und in die Emissionseigenschaften von Quasaren. Die Antragstellerin hat mit der Entdeckung der ersten drei Objekte Pionierarbeit bei der Erforschung Nachbargalaxien geleistet, eine Zahl, die sich mit den laufenden Beobachtungsprogrammen verzehnfachen wird.Um dieses Bild zu vervollständigen, enthalten die Quasare selbst Hinweise auf den Beginn der Quasar-Rückkopplung bei der Galaxienbildung und auf den mysteriösen Ursprung der ersten supermassereichen schwarzen Löcher auf Lichtjahresskalen. Jüngste Beobachtungen haben die bisher angenommenen klassischen Mechanismen für deren Entstehung und Wachstum ausgeschlossen. Mit Hilfe der bevorstehenden pan-chromatischen Beobachtungen von Quasaren werden die beantragte Gruppe herausfinden, ob die Prozesse, die zur Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher führen, nur in der Frühzeit des Universums zu finden sind.Unsere Gruppe wird innovative Beobachtungen der ersten Quasare anführen, um das Wissen über diese wichtig vernetzte Themen voranzutreiben und aktuelle und zukünftige Modelle mit dringend benötigten Beobachtungsergebnissen zu untermauern. Die Antragstellerin hat eine starke Erfolgsbilanz bei der Leitung von erfolgreichen Beobachtungsprogrammen an vielen hochmodernen Einrichtungen vorzuweisen, was sie in eine ideale Position bringt, diese nächste Generation von Studien des frühen Universums zu leiten. Die Mitgliedschaft der Antragstellerin in Euclid, LSST, sowie 7 positive beurteilten JWST-Anträge werden zu einer neuen Datenlage führen, so dass mit dem beantragten Personal ein signifikanter Fortschritt in diesem Bereich unmittelbar bevorsteht.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: Italien, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Joseph Hennawi, Ph.D.; Dr. Valentina D' Odorico