Originalveröffentlichung am 29.07.2026 zu finden unter: https://science.nasa.gov/mission/webb/latestnews/

Zusammenfassung: Was wird aus kleinen roten Punkten, während das Universum älter wird?

Seit ihrer Entdeckung im frühen Universum (bei hoher Rotverschiebung) durch NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop im Jahr 2022 geben sie Rätsel auf. Mit jeder weiteren Beobachtung und Analyse haben Astronomen nach und nach mehr über die Natur dieser geheimnisvollen roten Quellen erfahren.

Ein Wissenschaftlerteam liefert nun einen neuen Zweig für den Stammbaum der Familie dieser „kleinen roten Punkte“: Durch die Auswertung von Teleskopdaten verschiedener Missionen untersuchten die Forscher eingehend eine Spiralgalaxie mit geringerer Rotverschiebung. Die Face-on-Galaxie, die aufgrund ihrer markanten Spiralarme den Spitznamen „Saguaro“ trägt, erinnert noch in einer weiteren Hinsicht an die Wüstenpflanze: Wie die rubinroten Früchte des Saguaro-Kaktus weist auch diese Galaxie einen kleinen roten Punkt in ihrem Zentrum auf,  ideal für eine Untersuchung.

Seit ihrer Entdeckung durch NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop im Jahr 2022 sind kleine rote Punkte (Little Red Dots, LRDs) Gegenstand von großem Interesse für Astronomen. Die Natur dieser extrem weit entfernten, kompakten roten Quellen zu verstehen, stellt eine verwirrende wissenschaftliche Herausforderung dar.

Eine gängige Theorie besagt, daß es sich bei den kleinen roten Punkten um supermassereiche Schwarze Löcher handelt, sogenannte aktive galaktische Kerne (AGN), obwohl sie Eigenschaften aufweisen, die sich von in der Nähe gelegenen AGN unterscheiden. Während sie im frühen Universum bei hoher Rotverschiebung häufig vorkommen, nimmt ihre Anzahl bei niedrigeren Rotverschiebungen rapide ab. (Je höher die Rotverschiebung, desto größer ist die Strecke, die das Licht durch das Universum zurückgelegt hat.) Diese rätselhafte Veränderung ihrer Anzahl wirft die Frage auf: Was geschieht mit den kleinen roten Punkten im Laufe der Entwicklung des Universums?

Ein Forscherteam, geleitet von Pierluigi Rinaldi der Universität von Arizona vom Steward Observatory, das jetzt am Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore angesiedelt ist, hat seine bisherigen Forschungen in einer neuen Studie, die am 29. Juli im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, weiterentwickelt und einen möglichen Entwicklungspfad für LRDs vorgeschlagen, während das Universum altert: Obwohl sie wie eine ganz besondere Galaxienpopulation aussehen mögen, sind diese Punkte durch Beobachtungsfehler beeinflußt – einige Merkmale sind bei höheren Rotverschiebungen mit der aktuellen Technologie einfach nicht sichtbar.

Ihre Schlußfolgerungen beruhen auf ihrer Analyse der Spiralgalaxie WISEA J123635.56+621424.2, die aufgrund ihrer markanten Spiralarme den Spitznamen „Saguaro“ trägt, in Anlehnung an den in der Sonora-Wüste im Süd-westen der USA heimischen Kaktus. Ein besonders faszinierendes Merkmal dieser Galaxie mit einer Rotverschiebung von 2, was ungefähr 3,3 Milliarden Jahre nach dem Urknall entspricht, ist ihr kleines, rotes, punktartiges Zentrum, das an die rubinroten Früchte dieser Wüstenpflanze erinnert.

„Alles, was im frühen Universum entstanden ist, muß sich zu etwas entwickeln, das wir heute in unserer Umgebung vorfinden. Wir hatten bisher kaum eine Vorstellung davon, was aus diesen LRDs wird, doch diese Ergebnisse zeigen uns endlich, wie wir ihre Nachfahren aufspüren können“, erklärte Koautor George Rieke von der University of Arizona. Frühere Untersuchungen mit dem inzwischen außer Dienst gestellten Spitzer-Weltraumteleskop der NASA lieferten erste Hinweise auf jene Population staubverhüllter, kompakter Galaxien im Universum mit geringerer Rotverschiebung, zu der auch Saguaro gehört; diese ebneten den Weg für die hochauflösenden Analysen der NASA-Weltraumteleskope Hubble und James Webb.

„Saguaro ist von Bedeutung, da es sich um einen typischen kleinen roten Punkt handelt und um eines der wenigen Exemplare, die wir bei geringerer Rotverschiebung entdeckt haben. Das Objekt eignet sich hervorragend, um die Entwicklung dieser Punkte im Laufe der kosmischen Zeit zu erforschen“, sagte Fabio Pacucci vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts, und ebenfalls Koautor der Studie.

Unter den Tausenden von Quellen, die Rinaldi im Rahmen verschiedener Durchmusterungen untersuchte, erwies sich „Saguaro“ als ein Beispiel für die ideale Kombination aus Ort – wobei eines der Microshutter-Arrays von Webb perfekt über dem Galaxienkern positioniert war, um spektroskopische Daten zu erfassen – und Zeit, da die Galaxie eine geringere Rotverschiebung aufweist. Um einen möglichst umfassenden Einblick in die Spiralgalaxie über das gesamte elektromagnetische Spektrum hinweg zu erhalten, nutzte das Team Archivdaten von Hubble (im ultravioletten Bereich) als auch von Webb (Infrarot-Bildgebung und Spektroskopie).

„Da sich Saguaro bei einer geringeren Rotverschiebung befindet, können wir die wunderschöne und helle Wirtsgalaxie mit Webb und Hubble hochaufgelöst und detailreich betrachten“, sagte Zihao Wu vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, und Mitautor der Studie. „Die Beobachtungen von Webb können uns helfen zu verstehen, wie die Galaxie und ihr kleiner, einem roten Punkt ähnelnder Kern miteinander verbunden sind.“

Das Team verfolgte verschiedene Ansätze, um zu bestätigen, daß der kompakte rote Kern von Saguaro die Merkmale eines typischen LRD aufwies. Insbesondere zeigten die Daten von Hubble und Webb, daß der Kern sowohl im ultravioletten als auch im infraroten Licht heller ist als im sichtbaren Licht, genau wie bei weit entfernten LRDs. Zudem trennte das Team sorgfältig das von der Wirtsgalaxie und dem Kern abgestrahlte Licht und berücksichtigte die Röntgenstrahlung der Quelle.

Obwohl die Mehrheit der kleinen roten Punkte bei hoher Rotverschiebung im Röntgenbereich nicht nachweisbar ist, registrierte das Chandra-Röntgenobservatorium der NASA eine schwache Röntgenstrahlung von Saguaro.

„Die Beobachtungen im Röntgenbereich zeigen, daß diese Galaxie einen aktiven galaktischen Kern besitzt, und zwar einen, der stark verdeckt ist“, sagte Carys Gilbert, Master-Studentin an der Universität Kapstadt in Südafrika und Mitautorin der Studie. „Sie ist nicht nur verdeckt, sondern weist auch eine schwache Röntgenstrahlung auf. Eine solche Kombination könnte das Fehlen von Röntgenemissionen erklären, das wir bei all den anderen kleinen roten Punkten beobachten. Das fügt sich wunderbar in das Rätsel um diese kleinen roten Punkte ein.“

Das Team zeigte nicht nur auf, daß die zentrale kompakte rote Quelle von Saguaro die Kriterien für kleine rote Punkte erfüllt, es verschob die Galaxie auch rechnerisch zu einer höheren Rotverschiebung, um zu untersuchen, wie diese galaktische Umgebung auf Beobachter wirken würde, wenn sie sich im frühen Universum befände. Wie erwartet verblaßt die umgebende galaktische Struktur von Saguaro, sodaß nur noch die helle, LRD-artige Quelle in ihrem Zentrum sichtbar bleibt.

„Unsere Theorie besagt, daß die meisten dieser fernen Quellen von diesem kosmologischen Effekt beeinflußt werden, was zu einer Verzerrung der Beobachtungsergebnisse führt“, sagte Rinaldi. „Wir sind schlicht nicht in der Lage, die unmittelbare Umgebung von kleinen roten Punkten mit hoher Rotverschiebung zu erfassen, da ihre Umgebung zu lichtschwach ist, um selbst mit Webb beobachtet werden zu können. Kleine rote Punkte sind weit komplexer, als einfach nur ein Punkt zu sein. Sie sind nur die Spitze des Eisbergs – eines supermassereichen Schwarzen Lochs, das mit seiner unmittelbaren Umgebung wechselwirkt.“

Angesichts der Fallstudie zu Saguaro vermutet das Team, daß LRDs vermutlich keine eigenständige Galaxienpopulation, sondern eine vorübergehende Phase hochaktiver supermassereicher Schwarzer Löcher ist. Könnte diese Theorie die Verbindung zwischen den zahlreichen, bei hoher Rotverschiebung von Webb beobachteten kleinen roten Punkte und dem lokalen Universum darstellen?

Obwohl Saguaro nicht repräsentativ für alle LRDs ist, geht das Team davon aus, daß es sich um eine Entwicklungsphase dieser kompakten roten Quellen handelt. Um diese Hypothese zu untermauern, sind weitere Untersuchungen an Saguaro sowie die Suche nach Saguaro-ähnlichen Galaxien bei geringerer Rotverschiebung erforderlich. Zudem plant das Team, die umfangreichen Archivdaten von Webb zu durchforsten, um einen Katalog dieser kleinen roten Punkte zu erstellen und um zu erforschen, wie sich ihre Umgebung auf ihre Entwicklung auswirkt. All diese Ansätze zielen darauf ab, den Stammbaum der kleinen roten Punkte zu entschlüsseln.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).

Das Hubble-Weltraumteleskop ist seit mehr als drei Jahrzehnten in Betrieb und liefert weiterhin bahnbrechende Erkenntnisse, die unser grundlegendes Verständnis des Universums prägen. Hubble ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA (Europäische Weltraumorganisation). Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, steuert das Teleskop und den Missionsbetrieb. Lockheed Martin Space mit Sitz in Denver unterstützt ebenfalls den Missionsbetrieb in Goddard. Das Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, das von der Association of Universities for Research in Astronomy betrieben wird, führt den wissenschaftlichen Betrieb von Hubble im Auftrag der NASA durch.

Saguaro in GOODS-North Field (NIRCam)

• Fast Facts
• Objekt
• Objektname(n): Saguaro, WISEA J123635.56+621424.2
• Objektbeschreibung: Entfernte (z=2), im Infraroten helle Galaxie
• Rektaszension: 12:36:35.56
• Deklination: +62:14:24.3
• Sternbild: Ursa Major
• Abmessung: Das Bild hat erstreckt sich über etwa 8 Bogenminuten
• Daten
• Instrument: NIRCam
• Filter: F090W, F115W, F150W, F200W, F277W, F335M, F356W, F410M, F444W
• Bild
• Farbinformation: Diese Bilder sind eine Zusammensetzung aus Einzelaufnahmen, die das James-Webb-Weltraumteleskop mit dem Instrument NIRCam erstellt hat. Zur Erfassung spezifischer Wellenlängenbereiche wurden mehrere Filter verwendet. Die Farbgebung ergibt sich aus der Zuweisung unterschiedlicher Farbtöne zu den jeweiligen monochromatischen (Graustufen-)Bildern, die mit einem bestimmten Filter aufgenommen wurden. In diesem Fall sind die zugewiesenen Farben:
• Blau: F090W+F115W+F150W Grün: F200W+F277W+F335M Rot: F356W+F410M+F444W

Über das Bild: Die erstmals 2022 vom James-Webb-Weltraumteleskop der NASA entdeckten kleinen roten Punkte (LRDs) geben Wissenschaftlern weiterhin Rätsel auf. Während sie bei hohen Rotverschiebungen, also im frühen Universum, zahlreich auftreten, nimmt ihre Anzahl bei niedrigeren Rotverschiebungen rapide ab.

Um der Frage nachzugehen, warum mit zunehmendem Alter des Universums die Zahl der LRDs zurückgeht, untersuchten Forscher die eine geringere Rotverschiebung aufweisende Spiralgalaxie WISEA J123635.56+621424.2. Aufgrund ihrer markanten Spiralarme, die an den in der Sonora-Wüste im Südwesten der USA heimischen Kaktus erinnern, trägt diese Galaxie mit einer Rotverschiebung von 2 den Spitznamen „Saguaro“ und besitzt ein Zentrum, das Ähnlichkeit mit einem LRD aufweist.

Little Red Dot bei Rotverschiebung 2: Echte und simulierte Graphik

Über das Bild: Wissenschaftler werteten Archivdaten von Hubble im Ultravioletten als auch von Webb’s Infrarot-Bildgebung und Spektroskopie aus, um zu bestätigen, daß die niedrig rotverschobene Spiralgalaxie WISEA J123635.56+621424.2 – aufgrund ihrer markanten Spiralarme auch „Saguaro“ genannt – die Eigenschaften eines typischen LRD erfüllt. Zudem verschob das Team die Galaxie rechnerisch zu einer höheren Rotverschiebung, um zu ermitteln, wie dieses galaktische System auf Beobachter wirken würde, wenn es sich im frühen Universum befände.

Wie vom Team erwartet, verblaßt die umgebende galaktische Struktur des Saguaro, sodaß nur noch die helle, LRD-artige Quelle in ihrem Zentrum sichtbar bleibt. Dies deutet darauf hin, daß LRDs zwar wie eine eigenständige Galaxienpopulation erscheinen mögen, ihr Erscheinungsbild jedoch durch einen Beobachtungseffekt beeinflußt wird: Bestimmte Merkmale sind bei höherer Rotverschiebung mit der heutigen Technologie schlicht nicht mehr erkennbar.