Über dieses Bild
Einstein-Ringe wie diese entstehen, wenn zwei Galaxien nahezu perfekt hintereinander ausgerichtet sind und das Gravitationsfeld der näheren Galaxie das Licht der weiter entfernten Galaxie in helle Bögen um sich selbst beugt. Dieser besondere Einstein-Ring, SDSS J120540, stellt eine der elegantesten Demonstrationen der Allgemeinen Relativitätstheorie in der Natur dar – die Theorie, die Albert Einstein vor über einem Jahrhundert veröffentlichte und die vorhersagte, dass massive Objekte das Gefüge der Raumzeit verzerren und die Wege des in ihrer Nähe vorbeiziehenden Lichts krümmen. Der nahezu perfekte Kreisbogen, der durch das verzerrte Licht der Hintergrundgalaxie gebildet wird, weist auf eine außerordentlich präzise Ausrichtung zwischen den beiden Galaxien hin, eine Art kosmischer Zufall, der am gesamten beobachtbaren Himmel nur wenige Male vorkommt. Diese Gravitationslinsen dienen als kosmische Waage und ermöglichen es Astronomen, die Vordergrundgalaxie zu wiegen, indem sie messen, wie stark sie das Licht, das sie umgibt, beugt.
Wissenschaftliche Bedeutung
Einsteinringe bieten eine der direktesten und modellunabhängigsten Methoden zur Messung der Gesamtmasse von Galaxien, einschließlich der Dunklen Materie, die den Großteil ihres Gravitationseinflusses ausmacht. Die Geometrie des Rings – sein Radius, seine Elliptizität und seine Helligkeitsverteilung – kodiert präzise Informationen über die Massenverteilung der Linsengalaxie und ermöglicht es Astronomen, den Halo aus dunkler Materie zu untersuchen, der sich weit über die sichtbaren Sterne hinaus erstreckt. Die nahezu vollständige Ringgeometrie von SDSS J120540 weist auf eine nahezu perfekte Ausrichtung und eine relativ symmetrische Massenverteilung in der Linsengalaxie hin, was sie zu einem idealen Fall für die Prüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie auf extragalaktischen Skalen macht. Vergleichsstudien von Einstein-Ringen bei verschiedenen Rotverschiebungen haben gezeigt, wie sich die Massenprofile von Galaxien im Laufe der kosmischen Zeit entwickeln. Sie haben gezeigt, dass Halos aus dunkler Materie mit zunehmendem Alter der Galaxien und der Verschmelzung mit ihren Nachbarn immer größer werden. Diese Gravitationslinsensysteme vergrößern auch die Hintergrundgalaxien und ermöglichen so die Untersuchung entfernter Galaxien, die sonst für eine detaillierte spektroskopische Analyse zu lichtschwach wären.
Beobachtungsdetails
Dieses Bild wurde mit Hubbles Advanced Camera for Surveys (ACS) in Filtern für sichtbares Licht im Rahmen der Sloan Lens ACS (SLACS)-Durchmusterung aufgenommen, einer systematischen Suche nach Gravitationslinsen unter spektroskopisch identifizierten Kandidaten aus dem Sloan Digital Sky Survey. Das ACS lieferte die erforderliche Winkelauflösung, um die Ringstruktur aufzulösen und sie vom Licht der Vordergrundlinsengalaxie zu trennen. Um die volle Ausdehnung des Einstein-Rings sichtbar zu machen, war eine sorgfältige Subtraktion des glatten Lichtprofils der Vordergrundgalaxie erforderlich. Nachfolgende Spektroskopie bestätigte die Rotverschiebungen sowohl der Linsen- als auch der Quellgalaxien und stellte die physikalische Geometrie des Linsensystems fest.
Ort im Universum
Konstellation
Jungfrau
Entfernung von der Erde
Linse: ~2 Milliarden Lichtjahre; Quelle: ~6 Milliarden Lichtjahre
Lustige Fakten
- 1
Einstein selbst glaubte, dass Gravitationslinsen niemals beobachtet werden würden, weil die erforderliche Ausrichtung so präzise ist – doch Hubble hat inzwischen Hunderte von ihnen entdeckt und damit bewiesen, dass das Universum groß genug ist, um selbst die unwahrscheinlichsten Konfigurationen zu erzeugen.
- 2
Die Ringform entsteht nur, wenn die Ausrichtung zwischen der Hintergrundquelle, der Linsengalaxie und der Erde nahezu perfekt ist – selbst ein geringfügiger Versatz verwandelt den Ring in Teilbögen oder mehrere deutliche Bilder der Hintergrundgalaxie.
- 3
Durch die Messung des Radius und der Helligkeit des Einstein-Rings können Astronomen die Gesamtmasse der Linsengalaxie – einschließlich ihres unsichtbaren Halos aus dunkler Materie – mit bemerkenswerter Präzision berechnen, unabhängig von Annahmen über den Sterngehalt der Galaxie.
Bildnachweis: NASA, ESA, Hubble-Weltraumteleskop
