Schlagwort: Gravitationslinse

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Vier Quasarbilder umgeben eine Galaxienlinse

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Bildcredit: ESA/Hubble, NASA, Sherry Suyu et al.

Beschreibung: Das Seltsame an dieser Gruppe aus Lichtern in der Mitte ist, dass vier davon derselbe ferne Quasar sind, weil die Galaxie im Vordergrund – in der Mitte der Quasarbilder und hier vorgestellt – als unruhige Gravitationslinse wirkt. Vielleicht noch seltsamer ist, dass man durch Beobachtung des Flackerns dieses Quasars im Hintergrund die Expansionsgeschwindigkeit des Universums schätzen kann, weil die Flackerabläufe zunehmen, wenn die Expansionsgeschwindigkeit steigt. Manche Astronomen sehen das Verrückteste darin, dass diese mehrfach abgebildeten Quasare ein Hinweis auf ein Universum sind, das etwas schneller expandiert als mithilfe verschiedener Methoden, die für das frühe Universum gelten, geschätzt wurde. Das ist so, weil … nun ja, niemand weiß, warum. Zu den Gründen könnte eine unerwartete Verteilung Dunkler Materie, ein unerwarteter Gravitationseffekt oder etwas ganz Anderes zählen. Vielleicht beseitigen künftige Beobachtungen und Analysen dieses und ähnlich gebrochener Quasarbilder diese Unklarheiten.

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SDP.81 – eine Galaxie mit Einsteinring

In der Mitte schimmert ein blauer Fleck, er ist eine Galaxie, die durch ihre Gravitation das Bild einer weiter entfernten Galaxie wie einen Bogen um sich krümmt.

Bildcredit: Y. Hezaveh (Stanford) et al., ALMA (NRAO/ESO/NAOJ), NASA/ESA Weltraumteleskop Hubble

Kann sich eine Galaxie hinter einer anderen verstecken? Nicht im Fall von SDP.81. Die Galaxie im Vordergrund wurde mit dem Weltraumteleskop Hubble fotografiert. Sie ist blau dargestellt und verhält sich wie eine riesige Gravitationslinse, die das Licht einer Galaxie dahinter um sich herum krümmt. So wird diese sichtbar.

Die hinten gelegene Galaxie ist rot dargestellt. Sie wurde vom Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Radiowellenlängen abgebildet. Die Ausrichtung ist so präzise, dass das Bild der fernen Galaxie zu einer Art Teilring um die Vordergrundgalaxie gekrümmt ist. Solche Gebilde werden als Einsteinring bezeichnet.

Wenn man die Verzerrung durch die Gravitationslinse genau analysiert, zeigt sich, dass eine kleine, dunkle Begleitgalaxie zur Ablenkung beiträgt. Das ist ein weiterer Hinweis, dass viele Begleitgalaxien ziemlich schwach sind und von Dunkler Materie beeinflusst werden. Die kleine Galaxie ist der kleine weiße Punkt links. Der Einsteinring ist zwar nur ein paar Bogensekunden breit. Er ist in Wirklichkeit Zigtausende Lichtjahre groß.

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SN Refsdal: Das erste vorhergesagte Supernovabild

Die Kreise im Bild markieren Stellen, an denen eine Supernova auftauchte, nachdem ihr Licht von einer Gravitationslinse in mehrere Bilder aufgespalten wurde.

Bildcredit: NASA, ESA und S. Rodney (JHU) und das FrontierSN-Team; T. Treu (UCLA), P. Kelly (UC Berkeley) und das GLASS-Team; J. Lotz (STScI) und das Frontier Fields Team; M. Postman (STScI) und das CLASH-Team; weiters: Z. Levay (STScI)

Sie ist zurück. Noch nie zuvor wurde die Beobachtung einer Supernova vorhergesagt. Es war ein einzigartiges astronomisches Ereignis und trat im Feld des Galaxienhaufens MACS J1149.5+2223 auf.

Die meisten hellen Flecken im Bild sind Galaxien im Haufen. Die aktuelle Supernova hat die Bezeichnung Supernova Refsdal. Sie ereignete sich nur einmal im fernen Universum, und zwar weit hinter diesem massereichen Galaxienhaufen. Die Gravitation führt dazu, dass sich der Haufen wie eine massereiche Gravitationslinse verhielt. Er spaltete das Bild der Supernova Refsdal in mehrere helle Bilder auf.

Eines dieser Bilder erreichte die Erde vor etwa zehn Jahren. Es ist wahrscheinlich im oberen roten Kreis dargestellt. Leider wurde es verpasst. Vier weitere helle Bilder erreichten im April ihre größte Helligkeit im unteren roten Kreis. Sie sind als erste Einsteinkreuz-Supernova um eine massereiche Galaxie im Haufen verteilt.

Doch da war noch mehr. Untersuchungen zeigten, dass wahrscheinlich noch ein sechstes helles Supernovabild auf dem Weg zur Erde war. Es würde wahrscheinlich im nächsten Jahr ankommen.

Anfang des Monats wurde dieses sechste helle Bild geborgen. Es erschien pünktlich im mittleren roten Kreis, wie es vorhergesagt worden war. Wenn wir solche Bildfolgen untersuchen, verstehen wir besser, wie Materie in Galaxien und Galaxienhaufen verteilt ist. Das führt zu neuen Erkenntnissen, wie schnell das Universum expandiert und auf welche Weise massereiche Sterne explodieren.

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Das Lächeln der Gravitation

Mitten im Bild grinst ein violettes Gesicht aus Galaxien. Es ist von Bögen eingerahmt. Die Bögen sind die verzerrten Bilder von Galaxien, die weit dahinter liegen.

Bildcredit: Röntgen – NASA / CXC / J. Irwin et al.; Optisch – NASA/STScI

Die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein wurde diesen Monat vor 100 Jahren veröffentlicht. Sie sagte den Effekt der Gravitationslinsen vorher. Hier sehen wir ferne Galaxien durch die Spiegel der Weltraumteleskope Chandra und Hubble im Röntgenbereich und in sichtbarem Licht. Der Effekt der Gravitationslinsen verleiht diesen Galaxien eine seltsame Erscheinung.

Die beiden großen elliptischen Galaxien gehören einer Gruppe mit dem Spitznamen Grinsekatzen-Galaxiengruppe. Sie sind von verräterischen Bögen umrahmt. Die Bögen sind optische Bilder weit entfernter Galaxien im Hintergrund. Sie werden durch die Gravitation der gesamten Masse der Gruppe, die im Vordergrund liegt, gekrümmt. In der vorne liegenden Gruppe befindet sich Dunkle Materie.

Die beiden großen elliptischen Galaxien, die die „Augen“ bilden, sind die hellsten Mitglieder der Gruppe. Sie verschmelzen miteinander. Ihre jeweilige Stoßgeschwindigkeit beträgt fast 1350 km/s, sie erhitzt Gas auf Millionen Gad Celsius. Dabei entsteht das violett gefärbte Röntgenlicht. Seid ihr neugierig auf die verschmelzenden Galaxien? Die Grinsekatzen-Gruppe lächelt 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernt im Sternbild Großer Bär.

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Der Galaxienhaufen CL0024+1654 biegt und bricht Bilder

Mitten im Bild ist eine Ansammlung ellliptischer, gelb leuchtender Galaxien. Außen herum sind blaue Bögen angeordnet, die wohl alle zu derselben Galaxie im Hintergrund gehören. Das ganze Bild ist voller Galaxien.

Bildcredit: NASA, ESA, H. Lee und H. Ford (Johns Hopkins U.)

Was sind diese seltsamen blauen Objekte? Viele der hellsten blauen Bilder stammen von einer einzigen ungewöhnlichen Galaxie. Sie ist blau und ringähnlich. Sie wirkt, als wäre sie mit Perlen besetzt. Zufällig liegt sie hinter einem riesigen Galaxienhaufen. Hier erscheinen die Haufengalaxien typischerweise gelb. Zusammen mit der Dunklen Materie im Haufen bilden sie eine Gravitationslinse.

Eine Gravitationslinse kann mehrere Bilder einer Galaxie erzeugen, die weit dahinter liegt. Es funktioniert ähnlich wie die vielen Lichtpunkte, die man sieht, wenn man eine ferne Straßenlampe durch ein Weinglas betrachtet. Die Galaxie im Hintergrund entsteht vielleicht gerade erst. Die markante Form führte zu dem Schluss, dass ihre Einzelbilder – vom Zentrum des Haufens aus gesehen – auf 4, 10, 11 und 12 Uhr stehen.

Mitten im Haufen ist ein blauer Fleck. Er ist wahrscheinlich ein weiteres Bild derselben dahinter liegenden Galaxie. Eine aktuelle Untersuchung besagt, dass wir mindestens 33 Bilder von 11 verschiedenen Galaxien im Hintergrund unterscheiden können.

Der Galaxienhaufen CL0024+1654 wurde im November 2004 vom Weltraumteleskop Hubble abgebildet.

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Galaxie und Haufen erzeugen vier Bilder einer fernen Supernova

Das Bild ist voller Galaxien, die wie Sterne verteilt sind. Über einem hellen Stern ist eine Galaxie mit 4 gelben Flecken. Diese Flecken sind eine Supernova, deren Bild durch eine Gravitationslinse in vier Bilder aufgeteilt wurde.

Bildcredit: NASA, ESA und S. Rodney (JHU) und das FrontierSN-Team; T. Treu (UCLA), P. Kelly (UC Berkeley) und das GLASS-Team; J. Lotz (STScI) und das Frontier-Fields-Team; M. Postman (STScI) und das CLASH-Team; und Z. Levay (STScI)

Welche ungewöhnlichen Flecken umgeben diese Galaxie? Es sind Bilder ein- und derselben Supernova. Zum ersten Mal beobachtete man, wie die Masse einer Gravitationslinse, die zwischen uns und einer Supernova liegt, diese eine Supernovaexplosion ablenkte und in mehrere Bilder aufteilte. Die Massen, die das bewirkten, sind eine große Galaxie und der Galaxienhaufen, in dem sie sich befindet.

Das Bild entstand letzten November mit dem Weltraumteleskop Hubble im Erdorbit. Die gelbe Supernova Refsdal ist viermal abgebildet. Sie ereignete sich im frühen Universum weit hinter dem Haufen. Die Orte und die Zeitverzögerung zwischen den Supernovabildern werden vermessen. Mit diesen Messungen wollen Astrophysikerinnen* den Anteil an Dunkler Materie in der Galaxie und im Haufen bestimmen. Mit Geduld und Glück wird in den nächsten Jahren in der Nähe noch ein fünftes Bild der Supernova entdeckt.

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Zu nahe am Schwarzen Loch

Die Illustration zeigt in der Mitte einen schwarzen Kreis, der von wenigen hellen und mehr schwachen Sternen umgeben ist.

Bildcredit und Bildrechte: Alain Riazuelo

Was sieht man in der Nähe eines Schwarzen Loches? Dieses Bild wurde mit Computern erstellt. Es zeigt, wie seltsam alles aussieht. Das Schwarze Loch hat eine so starke Gravitation, dass Licht stark zu ihm gekrümmt wird. Das führt zu einigen sehr merkwürdigen optischen Verzerrungen.

Jeder Stern im normalen Bild hat hier mindestens zwei helle Abbildungen – je eine auf jeder Seite des Schwarzen Lochs. Nahe beim Schwarzen Loch seht ihr den ganzen Himmel. Das Licht wird aus allen Richtungen herumgekrümmt und kommt so zurück.

Die Originalkarte vom Hintergrund stammt von der 2MASS-Himmelsdurchmusterung in Infrarot. Darüber wurden die Sterne des Henry-Draper-Katalogs gelegt. Schwarze Löcher sind wohl der dichtestmögliche Zustand von Materie. Es gibt indirekte Hinweise auf ihr Vorkommen in Doppelsternsystemen und in den Zentren von Kugelsternhaufen, Galaxien und Quasaren.

Galerie: Partielle Sonnenfinsternis am Donnerstag

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Blaue Sternenbrücke zwischen Haufengalaxien

Der Haufen SDSS J1531+3414 im Sternbild Nördliche Krone enthält viele gelbe elliptische Galaxien. Sie sind im Bild verteilt. Das Zentrum ist von blauen dünnen Fasern umgeben. Über das Zentrum verläuft eine blaue verschnörkelte Brücke.

Bildcredit: NASA, ESA, G. Tremblay (ESO) et al.; Danksagung: Hubble-Vermächtnisteam (STScI/AURA) – ESA-Hubble-Arbeitsgruppe

Warum verläuft eine blaue Brücke aus Sternen in diesem Galaxienhaufen mitten durchs Zentrum? Der Haufen wird als SDSS J1531+3414 bezeichnet. Er enthält hauptsächlich viele große, gelbe, elliptische Galaxien.

Das Weltraumteleskop Hubble bildete das Zentrum des Haufens ab. Es ist von vielen ungewöhnlich dünnen, gekrümmten blauen Fasern umgeben. Eigentlich sind das weit entfernte Galaxien. Der Gravitationslinseneffekt des massereichen Haufens vergrößerte und verlängerte ihre Bilder.

Ungewöhnlich ist eine verschnörkelte blaue Faser. Sie befindet sich bei den großen elliptischen Galaxien mitten im Haufen. Bei genauer Betrachtung zeigte sich, dass es wahrscheinlich eine Brücke ist, die durch Gezeiteneffekte zwischen den beiden verschmelzenden elliptischen Galaxien in der Mitte entstand. Sie ist wohl nicht das Bild einer Galaxie im Hintergrund, die von Gravitationslinsen verzerrt wurde.

Die Knoten in der Brücke sind Kondensationsregionen. Ihr blaues Licht ist das von massereichen jungen Sternen. Die Zentralregion im Haufen wird wohl intensiv beforscht werden. Denn wegen ihrer Einzigartigkeit ist sie ein interessantes Sternbildungslabor.

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