Gravitationslinse bietet Möglichkeiten zur Vermessung des Kosmos
Stockholm (Schweden) - Eine Galaxie im Vordergrund machte es möglich: Die 4,5 Milliarden Lichtjahre entfernte Supernova 2016geu leuchtete nicht nur 50-mal heller als erwartet, sondern zudem in vier getrennte Bilder aufgespalten am Himmel auf. Das zeigen Beobachtungen eines internationalen Forschungsteams mit der „Intermediate Palomar Transient Factory“, einem Robot-Teleskop auf dem Mount Palomar in den USA. Damit habe man das erstmalig eine zur Vermessung des Kosmos geeignete „Standardkerze“, eine Supernova des Typs Ia, entdeckt, die durch eine Gravitationslinse in mehrere Bilder aufgespalten ist, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.
„Wenn wir normalerweise ein Objekt hinter einer Gravitationslinse sehen, wissen wir nicht, wie hell es tatsächlich ist“, erläutert Ariel Goobar von der Universität Stockholm, einer der Entdecker, „doch bei einer Supernova des Typs Ia kennen wir diese intrinsische Helligkeit. Das gibt uns die Möglichkeit, den Gravitationslinseneffekt besser zu verstehen und zu beschreiben.“ Bei Sternexplosionen des Typs Ia hängt der Verlauf der Helligkeit unmittelbar mit der maximalen Leuchtkraft der Explosion zusammen. Aus der Lichtkurve können Astronomen daher auf die wahre Helligkeit einer Supernova und damit auch auf ihre Entfernung schließen. Deshalb spielen Supernovae des Typs Ia als „Standardkerzen“ eine große Rolle in der Kosmologie.
Die Supernova 2016geu ist ein lange gesuchter Glücksfall für die Forscher, weil sie von der Erde aus gesehen genau hinter einer Vordergrund-Galaxie liegt. Mit ihrer Schwerkraft krümmt diese Galaxie die Lichtstrahlen der Supernova, wirkt also als Gravitationslinse. Dieser Effekt verstärkt nicht nur die Helligkeit der Sternexplosion, sondern führt auch zur Entstehung von mehreren – in diesem Fall vier – Bildern. Die Astronomen kennen zwar inzwischen viele solcher Mehrfachbilder ferner Himmelsobjekte, aber keines einer Supernova des Typs Ia. Da die Lichtwege für die vier Bilder sich unterscheiden, sind auch die Lichtkurven in den Bildern gegeneinander verschoben. Aus der Zeitdifferenz können die Forscher künftig, so die Hoffnung, mit einem guten Modell der Gravitationslinse die Expansionsrate des Kosmos bestimmen.
Die „Intermediate Palomar Transient Factory“ sucht Nacht für Nacht ein Fünfzehntel des Himmels nach auffälligen Erscheinungen ab. Bereits diesen Sommer soll mit der „Zwicky Transient Facility“ ein weiteres automatisches Teleskop in Betrieb gehen, das sogar in jeder Nacht den gesamten Himmel nach Helligkeitsausbrüchen absuchen kann. Goobar und seine Kollegen hoffen daher, innerhalb der kommenden Jahre viele weitere Supernovae des Typs Ia hinter Gravitationslinsen aufzuspüren – und damit große Fortschritte bei der Vermessung des Kosmos zu machen.
Bildquelle: Keck Observatory