Über dieses Bild
Dieses spektakuläre Bild fängt eines der außergewöhnlichsten Gravitationslinsenereignisse ein, die jemals beobachtet wurden: eine ferne Supernova, deren Licht durch die verzerrte Raumzeit um einen massiven Galaxienhaufen in vier separate Bilder aufgeteilt wurde. MACS J1149.6+2223, etwa 5 Milliarden Lichtjahre entfernt, ist einer der massereichsten bekannten Galaxienhaufen und enthält Tausende von Galaxien, die durch die Schwerkraft miteinander verbunden sind. Die enorme Masse des Clusters – dominiert von unsichtbarer dunkler Materie – krümmt und verzerrt das Gefüge der Raumzeit so stark, dass das Licht von Objekten dahinter mehreren gekrümmten Pfaden um den Cluster folgt. In diesem Fall wurde das Licht einer Supernova-Explosion in einer 9,3 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie in vier verschiedene Bilder aufgeteilt, die um eine elliptische Galaxie im Cluster angeordnet waren, wodurch ein Muster entstand, das Astronomen „Einstein-Kreuz“ nennen. Diese seltene Ausrichtung ermöglichte es Astronomen, aufgrund der unterschiedlichen Lichtausbreitungswege dieselbe Supernova zu vier verschiedenen Zeiten zu beobachten.
Wissenschaftliche Bedeutung
Die durch Gravitationslinsen erzeugte Supernova in MACS J1149.6+2223 mit dem Spitznamen „Supernova Refsdal“ stellt einen Meilenstein in der beobachtenden Kosmologie dar. Die Zeitverzögerungen zwischen den mehreren Bildern – verursacht durch Unterschiede in der Weglänge durch das Gravitationsfeld des Clusters – bieten eine unabhängige Methode zur Messung der Hubble-Konstante, der Geschwindigkeit, mit der sich das Universum ausdehnt. Diese Messung ist besonders wertvoll, da sie eine völlig andere Physik als andere Methoden verwendet und dabei hilft, Spannungen zwischen verschiedenen kosmologischen Messungen aufzulösen. Die erfolgreiche Vorhersage des Erscheinungsdatums und -orts des fünften Supernova-Bildes war eine spektakuläre Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Gravitationslinsentheorie. MACS J1149 dient auch als leistungsstarkes kosmisches Teleskop, das entfernte Hintergrundgalaxien vergrößert und detaillierte Studien der Sternentstehung und Galaxienstruktur ermöglicht, als das Universum weniger als ein Drittel seines heutigen Alters war. Der Cluster selbst liefert Einblicke in die Entstehung der größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum.
Beobachtungsdetails
Hubble beobachtete MACS J1149.6+2223 über mehrere Jahre hinweg wiederholt mit der Wide Field Camera 3 (WFC3) und der Advanced Camera for Surveys (ACS) in sichtbaren und nahinfraroten Filtern. Die Beobachtungen verfolgten das Aussehen und die Entwicklung aller fünf Supernovabilder, während sie heller und verblasster wurden. Mithilfe der Zeitreihenphotometrie wurden die Lichtkurven jedes Bildes gemessen, während die Spektroskopie den Supernova-Typ und die Rotverschiebung bestätigte. Die Kombination aus hoher Winkelauflösung und Multi-Epochen-Überwachung war entscheidend für die Trennung der mehrfach abgebildeten Supernova vom komplexen Hintergrund der Linsengalaxien und Clustermitglieder. Die Gravitationslinsenmodelle des Clusters wurden kontinuierlich verfeinert, wobei die Supernova-Beobachtungen als Einschränkungen dienten.
Ort im Universum
Konstellation
Löwe
Entfernung von der Erde
5 Milliarden Lichtjahre
Lustige Fakten
- 1
Die vier Supernova-Bilder erschienen zu unterschiedlichen Zeiten im Laufe der Jahre, weil das Licht unterschiedliche Weglängen um die Linsengalaxie nahm – der längste Weg dauerte etwa fünf Jahre länger als der kürzeste.
- 2
Diese „Supernova Refsdal“ wurde nach dem norwegischen Astronomen Sjur Refsdal benannt, der 1964 vorhersagte, dass Supernovae mit Gravitationslinsen zur Messung der Expansionsrate des Universums verwendet werden könnten.
- 3
Astronomen sagten voraus, wann und wo ein fünftes Bild der Supernova erscheinen würde, und es entstand genau wie berechnet etwa ein Jahr nach der ersten Entdeckung – ein triumphaler Test der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Bildnachweis: NASA, ESA, Hubble-Weltraumteleskop
