wo sind die Quasare geblieben?

eeralfcosmo

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erst mal hallo Leute , bin neu hier, (super Forum), bin totaler Laie in Physik und Mathe, Astonomie, aber mache doch so viel Gedanken über 'unser' Universum, hab soviel Fragen und hab meiner Meinung nach nach das richtige Forum gefunden

ok meine erste Frage zu den Quasaren, sie sind doch ca 10 Milliarden LJ enfernt, dann sind sie ja 'kurz' nach dem Urknall entstanden, wenn das Universum ziemlich gleichmässig verteilt ist dann müssten doch auch in unserer Nähe Quasare vorhanden sein, was ist mit ihnen passiert?, alles in das Massereiche S-Loch gefallen, somit kein Licht mehr, sry, vieleicht kann mir jemand auf die Sprünge helfen

Ralf
 

Bynaus

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Man denkt, dass Quasare eigentlich supermassive Schwarze Löcher sind, die im grossen Stil Materie akkretieren. Wenn die Galaxis älter wird, versiegt der Zustrom von Materie zum zentralen Schwarzen Loch einer Galaxie, und der Quasar "endet" damit - übrig bleibt nur das supermassive Schwarze Loch, wie auch unsere Galaxie eines hat.
 

mac

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Hallo Ralf,

willkommen im Forum.

Die Antwort auf Deine Frage ist nicht ganz einfach zu vermitteln.

Zunächst mal empfehle ich Dir die Artikel: http://de.wikipedia.org/wiki/Quasar und http://en.wikipedia.org/wiki/Quasar

Im Katalog VII-258 (http://cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/ftp-index?/ftp/cats/VII/258 )sind gut 34000 Quasare gelistet. 285 davon sind ‚nur‘ bis zu 137 Millionen Lichtjahre entfernt (z<=0,01)

Licht, das uns aus einer größeren Entfernung erreicht, stammt auch aus entsprechend langer Vergangenheit. In dieser Vergangenheit war das Universum dichter, als es heute ist. ZB. zu der Zeit, als das Licht der Hintergrundstrahlung, welches heute erst bei uns ankommt entstanden ist, war es gut 1.000.000.000 mal dichter.

Wenn man also solche Quellen zählt, muß man auch wissen, wie groß war die Galaxiendichte pro Kubiklichtjahr zu dieser Zeit, in dieser Entfernung, um sich ein Bild machen zu können, ob es zwischen Quasar eingeschaltet und Quasar ausgeschaltet wirklich einen Unterschied gibt im Verlaufe der Jahrmilliarden.

Um nachzurechnen, wie stark dieser Abfall der Anzahl mit der Zeit wirklich ist, werde ich aber etwas länger Zeit brauchen, vielleicht heute Abend.

Herzliche Grüße

MAC
 

eeralfcosmo

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vielen dank MAC, das muß ich erst mal verdauen, das kostet mich wieder zwei Nächte, seis drum ich liebe Astronomie

Grüße zurück Ralf
 

mac

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Hallo Ralf,

eigentlich wollte ich Dir schreiben:
„ich hab‘ die Daten des Kataloges jetzt soweit ausgewertet, daß ich etwas zur Verteilung der in diesem Katalog aufgeführten Quasare schreiben kann.“

Ich bin aber bei dieser Auswertung auf ein Ergebnis gekommen, daß das krasse Gegenteil von dem darstellt was Du schreibst und was durchaus konform ist mit dem, was ich dazu bisher immer (allerdings nie quantitativ) gelesen habe.

Ich muß also erst mal nach meinem/n Fehler/n suchen, respektive mich davon überzeugen, daß ich alles richtig gerechnet habe und das dauert.

Herzliche Grüße

MAC
 

Bernhard

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Ich muß also erst mal nach meinem/n Fehler/n suchen, respektive mich davon überzeugen, daß ich alles richtig gerechnet habe und das dauert.
Hi MAC,

die skizzierte Aufgabe sieht interessant aus. Vielleicht geht es ja schneller, wenn Du hier Deine Ideen etwas genauer schilderst? Dann besteht zusätzlich die Chance, dass die Aufgabe mit vereinten Kräften gelöst werden kann :) .
Gruß B.
 
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eeralfcosmo

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Danke an alle, so genau wollte ich ja es auch nicht wissen ;), hahahah (tut nicht meinetwegen eure Zeit vergeuden), ich hab mir den katalog angesehen und verstehe rein garnix, , np

ich wollte nur wissen ob in unserer nähe , (ca 20 millionen LJ) vieleicht ein Quasar existiert , aber seine leuchtkraft verloren hat, bin halt echter Laie


nochmals Danke für eure Bemühungen
Ralf


Danke an alle, Ralf
 

mac

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Hallo Bernhard,

die skizzierte Aufgabe sieht interessant aus.
ist sie vielleicht auch, ich muß nur etwas mehr Zeit finden es systematisch anzugehen.

Vielleicht geht es ja schneller, wenn Du hier Deine Ideen etwas genauer schilderst? Dann besteht zusätzlich die Chance, dass die Aufgabe mit vereinten Kräften gelöst werden kann :) .
Ja, aber auch dafür brauche ich etwas Zeit.


Einen 'Fehler' hab' ich schon. Im ersten Anlauf hab' ich den agn Katalog, den mit den aktiven Galaxienkernen genommen, weiß auch nicht wieso mir das nicht sofort aufgefallen ist. Lag sicher daran, daß ich's schnell noch beantworten wollte.

Nur kurz Skizziert: Ich werde über z die crd (comoving radial Distance) ermitteln und anschließend die Quasare in Abstandsklassen zusammenfassen. Über das Schalenvolumen der Abstandsklassen werde ich die Quasare/Masse für die verschiedenen Abstände/Laufzeiten bestimmen und gegeneinander auftragen.

Jetzt ruft aber erst mal wieder die Pflicht im Haushalt.

Herzliche Grüße

MAC
 

Bernhard

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ich wollte nur wissen ob in unserer nähe , (ca 20 millionen LJ) vieleicht ein Quasar existiert
Hi Ralf,

innerhalb dieser Entfernung gibt es eigentlich nur die lokale Gruppe: http://de.wikipedia.org/wiki/Lokale_Gruppe. Kosmologisch gesehen bildet die lokale Gruppe also unsere nächste, bzw. unmittelbare Nachbarschaft. Die größten Schwarzen Löcher innerhalb dieser Umgebung sitzen in den Zentren der zugehörigen Galaxien. Alle diese Schwarzen Löcher sind im Vergleich zu AGNs und Quasaren praktisch nicht aktiv.
Gruß
 

Bernhard

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Ich werde über z die crd (comoving radial Distance) ermitteln
Gibt es dafür eigentlich eine geschlossene Formel crd = f(z) oder nur Diagramme? Bei 3400 AGNs stelle ich mir die Umrechung über Ned Wrights Kosmologie-Rechner ziemlich mühsam vor. Ansonsten ist die Idee mit den Kugelschalen durchaus naheliegend. Das kennt man ja von den Wasserstofforbitalen her.
Gruß

EDIT: Bei den s-Orbitalen (die mit l=0) wird die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons mit 4*r^2*pi multipliziert. Das Maximum der Funktion C * r^2 * e^(-k*r) liegt dann bei r = 2 / k und kann mit den bohrschen Bahnen identifiziert werden. Bei Wahrscheinlichkeitsdichten ohne radialer Symmetrie kommt noch ein Oberflächenintegral über die Kugeloberfläche mit Radius r dazu.
 
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mac

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Hallo Bernhard,

Gibt es dafür eigentlich eine geschlossene Formel crd = f(z)
weiß ich nicht, aber ich Arbeite schon länger an diesem Thema und habe mir mit dem Kosmologie-Rechner schon vor einiger Zeit eine entsprechende Wertetabelle hergestellt, die ich, je nach Abhängigkeiten, mit verschiedenen geschlossenen Gleichungen relativ genau reproduzieren kann. Da es verschiedene Polynomtypen sind taugen die Gleichungen nicht für Extrapolationen, aber die brauche ich bei diesem Thema auch nicht. Wenn ich soweit bin, schreibe ich die dafür verwendeten Gleichungen incl. ihrer Parameter hier auf, damit man zumindest Stichproben kontrollieren kann.



Bei 3400 AGNs stelle ich mir die Umrechung über Ned Wrights Kosmologie-Rechner ziemlich mühsam vor.
es sind gut 34000 AGN's und gut 133000 Quasare. Und ich gehe von radialer Symmetrie aus.

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Hallo,

ich bin jetzt mit der Auswertung für die Quasare fertig.

Aufteilung wie folgt:
Alter des______________Entfernung____________Anzahl der____________Heutiges Volumen der______________ Anzahl der damaligen Quasare
beobachteten__________in Giga Lichtj.__________Quasare im___________dabei berücksichtigten______________pro heutiger GPc^3
Lichtes in _____________in comoving radial_______Katalog______________Kugel(schale) in GPc^3
Gigajahren____________distance crd
0 bis 1________________0,00 bis 1,04_____________62_____________________0,136___________________________457
1 bis 2________________1,04 bis 2,16____________213_____________________1,08____________________________197
2 bis 3________________2,16 bis 3,37____________395_____________________3,4_____________________________116
3 bis 4________________3,37 bis 4,68____________964_____________________7,75____________________________124
4 bis 5________________4,68 bis 6,11___________2335____________________15,1_____________________________154
5 bis 6________________6,11 bis 7,67___________5210____________________27_______________________________193
6 bis 7________________7,67 bis 9,41___________8397____________________46,1_____________________________182
7 bis 8________________9,41 bis11,4___________13062____________________76,6_____________________________171
8 bis 9_______________11,4 bis13,6____________21284____________________125_____________________________170
9 bis10_______________13,6 bis16,2____________33806____________________207_____________________________163
10bis11_______________16,2bis19,3____________33077____________________357______________________________92,7
11bis12_______________19,3bis23,4____________12334____________________672______________________________18,3
12bis12,797___________23,4bis28,057____________2197__________________1127_______________________________1,95

GPc^3 bedeutet (1.000.000.000 Parsec)^3
die vielen Stellen in der letzten Zeile sind die Daten für den weitesten Quasar im Katalog. Die beiden Zeilen unten sollen nur eine Kontrollmöglichkeit für die Berechnung darstellen
z = 0,022, crd = 0,302791054, ltt = 0,302791054 (kurze Formel)
z = 2,000, crd = 17,1060593, ltt = 10,3242291 (Polynom 10.Grades)



Eine kontinuierliche Abnahme der Quasare kann ich nur in der Zeit zwischen 6 und 3 Millarden Jahren in der Vergangenheit erkennen, danach steigt die Zahl wieder. Ob sich das mit Beobachterauswahleffekten erklären läßt, kann ich noch nicht beurteilen.


Zu den Daten und Berechnungen:

Die z-Werte habe ich aus der Spalte z des Kataloges VII_258_qso_dat übernommen.
Die dazu gehörige Entfernung ist berechnet. Die Datengrundlage zur Berechnung stammt aus http://www.astro.ucla.edu/~wright/ACC.html Standardeinstellungen und GENERAL

Bestimmung der Entfernung:
wenn 0,001 < z < 1
crd = comoving radial distance, hier in GigaLichtjahren = exp(a0 + a1 * ln(z) + a2*(z)
mit

a0 = 2,63707279859066E+00
a1 = 1,00246967839614E+00
a2 = -2,56646464900253E-01


wenn 7 > z >= 1
crd = exp(a0*x^10+a1*x^9+a2*x^8+a3*x^7+a4*x^6+a5*x^5+a6*x^4+a7*x^3+a8*x^2+a9*x+a10)
Mit
x = ln(z)
a0 = 1,04445306922755E-03
a1 = -1,63587501183603E-02
a2 = 9,78037561977434E-02
a3 = -3,06109211778878E-01
a4 = 5,60591893790274E-01
a5 = -6,25218515916582E-01
a6 = 4,31781361204482E-01
a7 = -1,87450967061628E-01
a8 = -8,21495535399761E-02
a9 = 7,45906670231019E-01
a10 = 2,38139588539926E+00

hier hätte man sicher auch ein kleineres Polynom oder gleich die richtige Gleichung nehmen können, aber letztere hab‘ ich nicht und ich hatte auch keine Lust alle möglichen Anpassungsgleichungen gegenüber zu stellen und es sollte ja auch nur die unmöglich zu leistende händische Zuordnung ermöglichen.


Und für die Lichtlaufzeit (Light traveling time ltt) habe ich folgende Gleichungen verwendet:

wenn 0,001 < z < 0,05
Y = ltt in GigaJahren = exp(a0 + a1 * ln(z) + a2*(z)
mit
a0 = 2,67210262950848E+00
a1 = 1,00707570173211E+00
a2 = -1,64216489863545E+00

wenn 7 > z >= 0,05
ltt =exp(a0*x^10+a1*x^9+a2*x^8+a3*x^7+a4*x^6+a5*x^5+a6*x^4+a7*x^3+a8*x^2+a9*x+a10)
mit
x = ln(z)

a0 = 1,65967133563362E-06
a1 = 1,96346093675239E-05
a2 = 3,35196480341878E-05
a3 =-2,62994464533514E-04
a4 = -8,09285193100907E-04
a5 = 1,73372267842777E-03
a6 = 9,61038385264813E-03
a7 = -8,04351300632104E-03
a8 = -1,52993849421614E-01
a9 = 5,23796135894919E-01
a10 = 2,04522230611111E+00

@ All: Achtung! Polynome wie ich sie oben verwende, haben mit Physik nicht allzu viel und in diesem Fall gar nix zu tun. Sie führen bei falscher Anwendung, insbesondere beim Verlassen ihres Gültigkeitsbereiches sehr schnell zu völlig falschen Werten. Die oben angegebenen Formeln lassen sich daher auch nicht über ihre, von mir angegebenen Gültigkeitsbereiche für z hinaus, sinnvoll verwenden.

Herzliche Grüße

MAC
 
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UMa

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Hallo MAC,

könnte es sein, dass die Anzahl der Quasare in der Nähe dadurch so hoch ist, dass dort auch lichtschwächere Q. im Katalog sind, die in größerer Entfernung nicht mehr beobachtet werden können?

Grüße UMa

(Polynome 10. oder höheren Grades führen zu hohen Rundungsfehlern.)
 

mac

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Hallo UMa,

könnte es sein, dass die Anzahl der Quasare in der Nähe dadurch so hoch ist, dass dort auch lichtschwächere Q. im Katalog sind, die in größerer Entfernung nicht mehr beobachtet werden können?
Ja, daran habe ich auch gedacht, konnte es aber noch nicht verifizieren und bei Quasaren hab' ich auch überhaupt kein 'Gefühl' für solche Effekte, sprich ich hab' mich damit noch nie vorher befaßt.

(Polynome 10. oder höheren Grades führen zu hohen Rundungsfehlern.)
Ja, das ist mir bewußt, daher auch die vielen Stellen bei den Parametern und die Kontrollmöglichkeit.

Herzliche Grüße

MAC
 

Bernhard

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Eine kontinuierliche Abnahme der Quasare kann ich nur in der Zeit zwischen 6 und 3 Millarden Jahren in der Vergangenheit erkennen, danach steigt die Zahl wieder. Ob sich das mit Beobachterauswahleffekten erklären läßt, kann ich noch nicht beurteilen.
Hallo MAC,

ich kann zwar diese Aussage noch nicht nachvollziehen, habe aber mal eine etwas andere Rechnung, ausgehend von Deiner Auswertung, gemacht. Multipliziert man die radiale Dichte (letzte Spalte) mit dem Quadrat des mittleren Radius der zweiten Spalte bekommt man Werte, die in den Reihen 1-9 gleichmäßig ansteigen, bei Reihe 10 ein Maximum haben und dann recht steil wieder abfallen.

Ich deute das einfach mal so, dass in der Zeit zwischen 3-4 Mrd. Jahre nach dem Urknall die meisten Quasare entstanden sind. Diese Entstehungsrate würde dann seit dieser Zeit kontinuierlich abnehmen, was sich über die abnehmende durchschnittliche Materiedichte des Universums auch gut nachvollziehen läßt.
Gruß
 
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mac

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Hallo Bernhard,

ich kann zwar diese Aussage noch nicht nachvollziehen,
das liegt wahrscheinlich daran, daß ich irgend einen für Dich wichtigen Hinweis, den ich, weil selber mitten drin, völlig übersehe nicht beschrieben habe. Es fällt mir jedenfalls nicht von selber auf, wo Du 'hängen' könntest.

Multipliziert man die radiale Dichte (letzte Spalte) mit dem Quadrat des mittleren Radius der zweiten Spalte bekommt man Werte, die in den Reihen 1-9 gleichmäßig ansteigen, bei Reihe 10 ein Maximum haben und dann recht steil wieder abfallen.
Ja, das ist schon klar, noch steiler wird es, wenn Du r^1 nimmst. Aber warum machst Du einen flächenproportionalen Vergleich?


Ich deute das einfach mal so, dass in der Zeit zwischen 3-4 Mrd. Jahre nach dem Urknall die meisten Quasare entstanden sind. Diese Entstehungsrate würde dann seit dieser Zeit kontinuierlich abnehmen, was sich über die abnehmende durchschnittliche Materiedichte des Universums auch gut nachvollziehen läßt.
Bisher ist das für mich noch offen, weil ich erst noch meinem eigenen Hinweis
mac schrieb:
Ob sich das mit Beobachterauswahleffekten erklären läßt, kann ich noch nicht beurteilen.
den UMa ja auch beschrieben hat, quantitativ nachgehen muß. Dieser Effekt durch unsere unzureichenden Beobachtungsmöglichkeiten wirkt ja in beide Richtungen. Er hebt (vielleicht) die Anzahl der Quasare in jüngerer Zeit, aber wenn er das schon in der Nähe tut, dann ist dieser Effekt in größerer Entfernung noch krasser und er senkt die Anzahl der Quasare mit zunehmender Entfernung.

Als Erstes werde ich mir daher die Verteilung der auch in dem Katalog angegebenen absouten Helligkeiten anschauen, ob es da auffällige Veränderungen in ihrer Verteilung gibt. Sozusagen als Ersatz für meine Unwissenheit über die relative Grenhelligeit, die für diese Messungen überschritten sein mußte, um einen Quasar als solchen identifizieren zu können. Eben Beobachter Auswahleffekte.

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Hallo,

hier folgen jetzt die Vmax-Werte für die Quasare. Ich habe nur erst mal die Vmax und nicht die absolute Helligkeit genommen, weil mir dieser Wert besser geeignet erscheint, die technischen Grenzen der Beobachtung zu erkennen.

Ich habe als weitere Kontrollmöglichkeit auch die in dem Katalog notierten z-Grenzen der von mir nach ltt aufgeteilten Intervalle gelistet.

Intervall_______________Intervall______________höchster__niedrigster
ltt________________z-Unter-___z-Ober-______________Vmax
in GJahren_____________Grenzen_________________im Intervall
0-1________________0_________0,076__________9,37_____15,06
1-2________________0,077_____0,161__________12,85_____17,0
2-3________________0,163_____0,258__________13,14_____18,2
3-4________________0,259_____0,369__________13,6______18,89
4-5________________0,37______0,497__________14,16_____19,61
5-6________________0,498_____0,649__________14,2______20,2
6-7________________0,65______0,835__________14,41_____20,9
7-8________________0,836_____1,068__________14,7______21,3
8-9________________1,069_____1,377__________14,6______21,92
9-10_______________1,378_____1,814__________14,9______22,5
10-11______________1,815_____2,5____________15,16_____23,15
11-12______________2,501_____3,806__________15,46_____24,12
12-12,798__________3,807______6,43__________15,2______25,44

Aus diesen Daten, also den jeweils schwächsten relativen Helligkeitswerten (letzte Spalte) des betreffenden Intervalls würde ich nicht vermuten, daß der Anstieg der Quasare pro Volumen (in der Tabelle des Posts #13) in den letzten 2 Milliarden Jahren durch Auswahleffekte in den älteren Intervallen vorgegaukelt wird. Aber ich kenne nicht alle existierenden Auswahleffekte und kann daher alleine nicht mit der nötigen Sicherheit sagen, ob ich alles berücksichtigt habe, was dazu gehört.

Dieses Ergebnis ist für mich bisher immer noch eine Überraschung.

Herzliche Grüße

MAC

EDIT: Das 'Leerzeichen' im Wort 'höchster' über der Tabelle ist eine Macke der Textdarstellung. Ich hab' es schon in der Vorschau gesehen, aber im von mir geschriebenen Text gibt es dort kein Leerzeichen, ich kann es somit auch nicht entfernen.
 
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mac

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Hallo Bernhard,

Ja, das ist schon klar, noch steiler wird es, wenn Du r^1 nimmst. Aber warum machst Du einen flächenproportionalen Vergleich?
hier war bei mir irgendwie nicht durchgedrungen was Du da rechnest. Aber auch jetzt wo ich es wohl verstanden habe, verstehe ich nicht warum Du das tust. Dein Ergebnis entspricht im Verlauf etwa den Zahlen die ich in der Spalte 3 notiert habe. Da diese Spalte aber Zeitproportional zusammengestellt ist, mischt Du Zeit und Radius in einer Weise miteinander, die wieder zu einer Zeit/Radius abhängigen Verteilung kommt, die aber so, wenn ich nichts übersehen, kein wirkliches Bild über die Zeitliche Verteilung der Quasare, bezogen auf Raum oder Masse liefert.

Herzliche Grüße

MAC
 
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Bernhard

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Hallo MAC,
Dein Ergebnis entspricht im Verlauf etwa den Zahlen die ich in der Spalte 3 notiert habe.
Danke für den Hinweis.
, die aber so, wenn ich nichts übersehen, kein wirkliches Bild über die Zeitliche Verteilung der Quasare, bezogen auf Raum oder Masse liefert.
Als Auswahleffekt könnte man über die beobachteten Helligkeiten der Quasare nachdenken. Ich glaube aber, dass die heutigen Optiken einen so großen Bereich abdecken, dass hier nur bei den ganz frühen Quasaren (die in den ersten 3 Gigajahren des Universums entstanden sind) aufgrund der geringen Helligkeit einige übersehen werden. Die Vergrößerung der Zahlen mit zunehmendem Alter deute ich nachwievor mit der Entwicklungsgeschichte der Quasare.

Ist es nicht so, dass man sich einen Quasar als Galaxienkeim vorstellen kann (s.a. Beitrag von Bynaus)? Es hätten sich demnach im frühen Universum in der Zeit zwischen 3-4 Mrd. Jahre nach dem Urknall die meisten Quasare gebildet. Die Schwarzen Löcher in den Zentren der Quasare haben dann nach diesem "Quasarboom" ihre Umgebungen innerhalb einiger Mrd. Jahre "leergeputzt" und zurück bleiben dann die normalen Galaxien. Was wäre z.B. wenn man einen der 33806 Quasare mit einer Lichtlaufzeit von 9-10 Gigajahren mit einer hypothetischen, beliebig lichtempfindlichen Optik die nächsten 5 Gigajahre beobachten würde? Ich könnte mir ausgehend von den Zahlen der 3. Spalte eben gut vorstellen, dass sich dieser Beispielquasar in dieser Zeit in eine gewöhnliche Galaxie verwandelt und damit aus der Quasar-Statistik verschwindet. Daher dann das "Ausdünnen" der Zahlen in der 3. Spalte mit abnehmender Lichtlaufzeit.

Zusammengefasst: Ich bin mir einfach nicht sicher ob man die interessante Tabelle von oben interpretieren kann ohne auf die zeitliche Entwicklung der Quasare einzugehen. Denn wir haben hier immerhin Zeiträume von Gigajahren.
Beste Grüße
 
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