Schlagwort: Gravitationslinse

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Webb zeigt eine Galaxie, die eine Galaxie bricht

Eine elliptische hell leuchtende Galaxie ist von einem verzerrt wirkenden Spiralgalaxie in blauen und roten Farbtönen umgeben.

Bildcredit: ESA/Webb, NASA und CSA, G. Mahler

Ist das eine Galaxie oder sind es zwei? Auch wenn es wie eine scheint, sind es zwei. Ein möglicher Grund dafür: Eine kleine Galaxie stößt mit einer größeren zusammen und landet in deren Zentrum.

In diesem Bild seht ihr etwas Selteneres. Hier ist die zentrale helle, elliptische Galaxie viel näher als die blau und rot gefärbte Spiralgalaxie um sie herum. Das kann passieren, wenn nahe und ferne Galaxien genau auf einer Linie stehen. Dann kann die Schwerkraft der nahen Galaxie das Licht der fernen Galaxie um sich herum biegen. Dieses Phänomen heißt Gravitationslinse.

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat die doppelte Galaxie aufgenommen. Das Bild zeigt einen vollständigen Einstein-Ring und viele Details in beiden Galaxien. Solche Galaxien mit Gravitationslinsen liefern neue Informationen: Zum einen über die Verteilung der Masse in der Galaxie im Vordergrund und zum anderen über die Verteilung der Helligkeit der Galaxie im Hintergrund.

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Einstein-Ring um ein nahes Galaxiezentrum

Fast das gesamte Bild ist von der durscheinenden gelblichen Sternenwolke einer elliptischen Galaxie erfüllt. Um ihr weißlich strahlendes Zentrum verläuft ein ebenso strahlender, kleiner Kreis. Im Hintergrund stehen unzählige weitere, kleine Galaxien in verschiedenen Formen und Farben. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit und Bildrechte: ESA, NASA, Euclid-Konsortium; Bearbeitung: J.-C. Cuillandre, G. Anselmi, T. Li

Seht ihr den Ring? Wenn ihr die Mitte der abgebildeten Galaxie NGC 6505 ganz genau betrachtet, könnt ihr einen Ring erkennen.

NGC 6505 ist eine nahe gelegene elliptische Galaxie (mit einer Rotverschiebung z=0,042), die ihr hier leicht erkennen könnt. Ihre Schwerkraft vergrößert das Bild einer entfernten Galaxie und verzerrt es zu einem Kreis. Damit ein solcher kompletter Einsteinring entsteht, muss das Zentrum der nahen Galaxie genau vor einem Teil der Galaxie im Hintergrund stehen.

Untersucht man diesen Ring und die Mehrfachbilder der Hintergrundgalaxie, kann man die Masse und den Anteil der dunklen Materie im Zentrum von NGC 6505 bestimmen. Außerdem lassen sich so bisher unsichtbare Details in der verzerrten Galaxie entdecken.

Das ESA-Teleskop Euclid hat dieses Bild in seiner Erdumlaufbahn aufgenommen. Es wurde Anfang dieses Monats veröffentlicht.

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Animation: Schwarzes Loch vernichtet Stern

Video-Illustrationscredit: DESY, Labor für Wissenschaftskommunikation

Was passiert, wenn ein Stern einem Schwarzen Loch zu nahe kommt? Das Schwarze Loch kann ihn zerreißen – aber wie? Nicht seine starke Anziehungskraft ist das Problem, sondern der Unterschied der Gravitationswirkung an verschiedenen Seiten des Sterns.

Das hier gezeigte animierte Video illustiert diese Zerreißprobe: Zuerst sieht man einen Stern, der sich einem Schwarzen Loch nähert. Während seine Umlaufgeschwindigkeit ansteigt, wird die äußere Atmosphäre des Sterns bei der größten Annäherung abgerissen.

Ein großer Anteil der Sternatmosphäre entweicht in die Tiefen des Alls, aber ein anderer Anteil kreist weiterhin um das Schwarze Loch und bildet eine Akkretionsscheibe.

Dorthin führt uns die Animation im Folgenden. Während wir uns zum Schwarzen Loch umsehen, nähern wir uns der Akkretionsscheibe. Aufgrund der seltsamen visuellen Effekten von Gravitationslinsen kann man sogar die Rückseite der Akkretionsscheibe sehen. Schließlich schauen wir entlang der Jets, die entlang der Rotationsachse ausgestoßen werden. Modellrechnungen der theoretischen Astrophysik zeigen, dass diese Jets nicht nur hochenergetisches Gas auswerfen, sondern auch hochenergetische Neutrinos. Eins davon könnte kürzlich auf der Erde gesehen worden sein.

Beinahe Hyperraum: APOD-Zufallsgenerator

Heute vor 29 Jahren wurde das erste APOD veröffentlicht

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Simulation: Zwei Schwarze Löcher verschmelzen

Illustrationscredit: Projekt zur Simulation extremer Raumzeiten

Entspannen Sie sich und beobachten Sie, wie zwei schwarze Löcher verschmelzen. Inspiriert von der ersten direkten Entdeckung von Gravitationswellen im Jahr 2015, wird dieses Simulationsvideo in Zeitlupe abgespielt, würde aber in Echtzeit etwa eine Drittelsekunde dauern. Auf einer kosmischen Bühne sind die schwarzen Löcher vor Sternen, Gas und Staub platziert. Ihre extreme Schwerkraft bündelt das Licht hinter ihnen zu Einsteinringen, während sie sich spiralförmig annähern und schließlich zu einem einzigen verschmelzen.

Die sonst unsichtbaren Gravitationswellen, die beim schnellen Zusammenwachsen der massiven Objekte entstehen, bewirken, dass das sichtbare Bild innerhalb und außerhalb der Einsteinringe auch nach der Verschmelzung der schwarzen Löcher noch wackelt und schwappt. Die von LIGO entdeckten Gravitationswellen mit der Bezeichnung GW150914 stehen im Einklang mit der Verschmelzung von 2 schwarzen Löchern mit 36-facher und 31-facher Sonnenmasse in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren. Das endgültige Schwarze Loch hat die 63-fache Masse der Sonne, wobei die restlichen 3 Sonnenmassen in Energie umgewandelt werden, die in Gravitationswellen abgestrahlt wird.

Heutiger Ereignishorizont: NASA-Woche der Schwarzen Löcher!

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Der Galaxienhaufen Abell 370 und mehr

Das Bild ist voller Galaxien. Im Vordergrund befinden sich unverzerrte Galaxien, dazwischen sind schmale Bögen von weit dahinter liegenden, stark verzerrten Galaxien verteilt.

Bildcredit: NASA, ESA, Jennifer Lotz und das HFF-Team (STScI)

Dieser scharfe Schnappschuss des Weltraumteleskops Hubble zeigt den etwa 4 Milliarden Lichtjahre entfernten massereichen Galaxienhaufen Abell 370. Er wird scheinbar von zwei riesigen elliptischen Galaxien betont und ist von blassen Bögen durchzogen.

Die blasseren, überall verteilten bläulichen Bögen und der imposante Drachenbogen links unter der Mitte sind in Wirklichkeit Bilder von Galaxien, die weit hinter Abell 370 liegen. Ihr Licht, das sonst unentdeckt bleiben würde, legte die doppelte Entfernung zurück. Die gewaltige Gravitationsmasse des Haufens – überwiegend unsichtbare Dunkle Materie – vergrößert und verzerrt ihr Licht.

Der Effekt, der diesen spannenden Ausblick auf Galaxien im frühen Universum ermöglicht, ist als Gravitationslinseneffekt bekannt. Gravitationslinsen sind eine Folge der gekrümmten Raumzeit und wurden erstmals vor etwa 100 Jahren von Einstein vorhergesagt.

Abell 370 liegt weit hinter dem gezackten Vordergrundstern in der Milchstraße, der rechts unten im Sternbild Walfisch, dem Meeresungeheuer, leuchtet. Der Galaxienhaufen war der letzte von sechs, die beim Projekt Grenzgebiete abgebildet wurden.

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Webbs erstes Teleskopfeld

Das Bild ist von hellen leuchtenden Objekten übersät, von denen die meisten Galaxien sind. In der Mitte leuchtet ein Stern mit den für das JWST typischen Zacken.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, STScI, NIRCam

Dieses atemberaubende Bild wurde vor einem Jahr veröffentlicht. Damals begann das Weltraumteleskop James Webb mit seiner Erforschung des Kosmos. Diese Ansicht des frühen Universums im südlichen Sternbild Fliegender Fisch (Volans) wurde 12,5 Stunden mit Webbs Insrtrument NIRCam belichtet.

Die Einzelsterne mit sechs Spitzen liegen in unserer Milchstraße. Das Muster ihrer Beugungsspitzen ist typisch für die 18 sechseckige Spiegelsegmente von Webb, die wie ein einziger 6,5 Meter großer Primärspiegel zusammenwirken. Die mehrere Tausend Galaxien im Sichtfeld gehören zu dem Galaxienhaufen SMACS0723-73, der etwa 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernt ist.

Die leuchtenden Bögen, die das detailreiche Feld durchdringen, sind Galaxien, die sogar noch weiter entfernt sind. Ihre Bilder werden durch die Masse des Galaxienhaufens verzerrt und vergrößert. Diese Masse wird von Dunkler Materie bestimmt. Es ist der sogenannte Gravitationslinseneffekt.

Auch das Licht der beiden Einzelbögen unter dem hellen gezackten Stern wurde mit Webbs Instrument NIRISS untersucht. Das Ergebnis lässt vermuten, dass die beiden Bögen Bilder derselben Hintergrundgalaxie sind. Das Licht dieser Galaxie brauchte etwa 9,5 Milliarden Jahre, um zum Weltraumteleskop James Webb zu gelangen.

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Der Galaxienhaufen der Pandora

Die hellen Flecken im Bild wirken auf den ersten Blick wie ovale Sterne, doch es sind unzählige Galaxien. Einige davon sind größere elliptische Galaxien.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, Ivo Labbe (Swinburne), Rachel Bezanson (Universität von Pittsburgh), Bearbeitung: Alyssa Pagan (STScI)

Dieses detailreiche Mosaikbild zeigt eine faszinierende Ansicht des Galaxienhaufens Abell 2744. Es wurde mit der NIRCam des Weltraumteleskops James Webb erstellt. Er wird auch Pandoras Haufen genannt. Abell 2744 ist etwa 3,5 Milliarden Lichtjahre entfernt und offenbar eine schwerfällige Verbindung dreier massereicher Galaxienhaufen. Ihr seht ihn im Sternbild Bildhauer.

Der Megahaufen wird von Dunkler Materie bestimmt. Er krümmt und verzerrt durch Gravitationslinsen das Gefüge der Raumzeit für die dahinter liegenden Objekte. Viele der verzerrten Quellen sind röter als die Pandora-Haufengalaxien. Es sind sehr weit entfernte Galaxien im frühen Universum, die zu Bögen gestreckt und verzerrt werden.

Die charakteristischen Beugungsspitzen markieren Sterne im Vordergrund, die sich in der Milchstraße befinden. Dieser kosmische Würfel ist in der geschätzten Entfernung des Pandora-Haufens ungefähr 6 Millionen Lichtjahre breit. Doch keine Sorge, ihr könnt diese faszinierende Region in einem 2-Minuten-Video erforschen.

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MAC0647: Webbs Gravitationslinsen im frühen Universum

Webbs neue Ansicht des Objekts MACS0647-JD zeigt bisher unbekannte Details. Beschreibung im Text.

Bildcredit: NASA, ESA, CSA, Dan Coe (STScI), Rebecca Larson (UT), Yu-Yang Hsiao (JHU); Bearbeitung: Alyssa Pagan (STScI); Text: Michael Rutkowski (Minn. St. U. Mankato)

Dieses lebhafte neue Vielfarben-Infrarotbild des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) zeigt die Gravitationslinse des Galaxienhaufens MACS0647. Der massereiche Vordergrundhaufen verzerrt und bricht das Licht der dahinter liegenden fernen Galaxien in derselben Sichtlinie. So wird die Hintergrundquelle MACS0647-JD vom Haufen offenbar dreifach vergrößert.

Als MACS0647-JD erstmals mit dem Weltraumteleskop Hubble beobachtet wurde, sah man sie als amorphen Klecks. Mit Webb entpuppt sich diese einzelne Quelle jedoch als Paar oder kleine Galaxiengruppe. Auch die Farben der MACS0647-JD-Objekte sind unterschiedlich – ein möglicher Hinweis auf Unterschiede im Alter oder im Staubgehalt dieser Galaxien.

Diese neuen Bilder liefern seltene Beispiele an Galaxien aus einer Zeit von wenigen 100 Millionen Jahren nach dem Urknall.

Entdecke das Universum: APOD-Zufallsgenerator
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