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GRAVITATIONSLINSEN
Kosmisches Auge ins junge Universum
von Stefan Deiters
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9. Oktober 2008

Astronomen ist es gelungen, mit Hilfe einer Gravitationslinse, die ein wenig an ein gewaltiges kosmisches Auge erinnert, eine Galaxie im jungen Universum detailliert zu beobachten. In dem fernen System entstehen - zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall - gerade neue Sterne. Die Beobachtungen liefern so einen einmaligen Einblick in die Frühphase der Galaxienentwicklung.

Kosmisches Auge

Das kosmische Auge besteht aus einer Galaxie im Vordergrund (gelb) und dem verzerrten Bild einer fernen Galaxie in elf Milliarden Lichtjahren Entfernung (blau). Bild: Mark Swinbank / Durham University

Das "kosmische Auge" hat seinen Namen wegen seines besonderen Aussehens erhalten: Es besteht aus einer Galaxie in rund 2,2 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde im Zentrum und den Beugungsbildern einer weit entfernten Galaxie, die dem ganzen die Gestalt eines menschlichen Auges gibt. Die entfernte Galaxie ist rund elf Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt und wurde ursprünglich mit dem Weltraumteleskop Hubble identifiziert.

Der diesem Phänomen zu Grunde liegenden Gravitationslinseneffekt wurde von Albert Einstein vorhergesagt. Nach der Relativitätstheorie können gewaltige Massenansammlungen das Licht ablenken. Im Falle des kosmischen Auges stehen Vordergrund- und Hintergrundgalaxie fast exakt hintereinander, so dass durch den Gravitationslinseneffekt das Licht der  Hintergrundgalaxie verstärkt, es allerdings auch ringförmig verzerrt wird.

Ein Team von Astronomen des California Institute of Technology (Caltech) und der Universität im britischen Durham haben nun die ferne Galaxie mit Hilfe des Keck-Teleskops auf Hawaii im Detail studiert. Zu Hilfe kam den Wissenschaftlern - außer der Gravitationslinse - auch die adaptive Optik des Teleskops, die die Unruhe der Atmosphäre aus den Bildern herausfilterte.

Auf diese Weise war es den Astronomen möglich, die Geschwindigkeitsstruktur der fernen Galaxie zu studieren und diese mit der von älteren Galaxien wie der Milchstraße zu vergleichen. "Dies ist die detaillierteste Untersuchung, die je von einer so jungen Galaxie gemacht wurde", so Mark Swinbank vom Institute for Computational Cosmology der Durham University. "Man schaut hier wirklich zurück in die Frühphase des Universums. Diese Gravitationslinsen-Technik gibt uns einen Eindruck davon, was allgemein möglich sein wird, wenn die nächste Generation von Teleskopen in vielleicht einem Jahrzehnt in Betrieb geht."

"Die Gravitation hat uns hier ein zusätzliches Vergrößerungsglas zur Verfügung gestellt, das es uns erlaubt, diese ferne Galaxie auf Skalen von nur wenigen Hundert Lichtjahren zu studieren", ergänzt Dan Stark vom Caltech, der die Studie leitete. "Dies ist um den Faktor Zehn detailreicher als frühere Untersuchungen. Deswegen können wir hier zum ersten Mal erkennen, dass sich diese typische jungen Galaxie dreht und sich zu einer Spiralgalaxie wie unsere Milchstraße entwickelt."

Die Beobachtungen des Keck-Teleskops wurde ergänzt durch Untersuchungen im Millimeter-Bereich vom Plateau de Bure-Interferometer in den französischen Alpen. "Es ist schon bemerkenswert, dass das kalte Gas, das wir mit unseren Millimeter-Beobachtungen entdeckt haben, die gleiche Rotation zeigt, wie die jungen Sterne, die wir mit Keck gesehen haben", so Swinbank. "Die Verteilung des Gases deutet drauf hin, dass hier gerade eine Spiralgalaxie mit einem zentralen Kern entsteht."

Die Astronomen berichten über ihre Ergebnisse in der heute erscheinenden Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature.

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Links im WWW
Durham University
Keck Observatory
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