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QUASARE
Die erste umgekehrte Gravitationslinse
von Stefan Deiters
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9. August 2010

Astronomen haben jetzt erstmals einen Quasar entdeckt, dessen Masse das Licht einer noch entfernteren Hintergrundgalaxie ablenkt und verstärkt. Bislang hatte man diesen Gravitationslinseneffekt nur im umgekehrten Fall beobachtet und durch massereiche Galaxien entferntere Quasare aufgespürt. Der Fund könnte den Forschern neue Möglichkeiten zum Studium von Quasaren eröffnen.

Quasar

Diese Aufnahme des Keck II-Teleskops zeigt den Quasar (blau) und die Bilder der Hintergrundgalaxie (rot). Bild:  F. Courbin, G. Meylan, S. G. Djorgovski, et al., EPFL/ Caltech/WMKO

Quasare sind außerordentlich leuchtkräftige Objekte. Es handelt sich dabei um Galaxien, in deren Inneren sich ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet, das gerade mit einer hohen Rate Material verschlingt. Dabei werden unglaubliche Strahlungsmengen in allen Wellenlängenbereichen frei, die den Rest der Galaxie komplett überstrahlen. Über diese weiß man daher nur sehr wenig. "Es ist ein bisschen so, als wenn man in helle Autoscheinwerfer blickt und etwas über die Farbe an ihrem Rand herausfinden will", vergleicht Frederic Courbin von der Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz die Situation.

Dank des Fundes einer "umgekehrten" Quasar-Galaxien-Gravitationslinse, über den Courbin und seine Kollegen im vergangenen Monat in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics berichteten, konnten die Wissenschaftler nun zumindest etwas über die Masse der Quasar-Galaxie in Erfahrung bringen. Dies ist beispielsweise wichtig, um mehr über den Zusammenhang zwischen der Galaxie und dem supermassereichen Schwarzen Loch zu erfahren.

Nach der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein entstehen Gravitationslinsen genau dann, wenn ein Objekt mit hoher Masse - wie ein Quasar, eine massereiche Galaxie oder ein Galaxienhaufen - genau auf der Sichtlinie zwischen uns und einem noch entfernteren Objekt liegt. Auf dem Weg vom entfernten Objekt zur Erde wird das Licht vom massereichen Objekt abgelenkt. Auf der Erde sieht man daher zwei oder mehr Bilder der entfernten Galaxie.

Der erste Quasar wurde, verstärkt durch eine Vordergrundgalaxie, 1979 entdeckt. Seitdem hat man viele weitere Beispiele dafür gefunden, wie Galaxien oder Galaxienhaufen die Bilder entfernterer Quasare verstärkten. Auf diese Weise konnten die Astronomen die Masse der als Linsen wirkenden Objekte bestimmen. Einen umgekehrten Fall, also einen Quasar, der als Gravitationslinse für eine entfernte Galaxie wirkt, hatte man bislang allerdings nicht entdeckt. "Wir waren sehr erfreut, das auch diese Idee funktioniert", so Georges Meylan, der Leiter des Teams am EPFL. "Die Entdeckung zeigt, dass Gravitationslinsen ein wichtiges astrophysikalisches Instrument sind."

Bei der Suche nach Gravitationslinsen-Quasaren stützten sich die Astronomen vom EPFL und vom California Institute of Technology (Caltech) auf eine große Datenbank von Quasarspektren, die im Rahmen des Sloan Digital Sky Survey erstellt worden war. Daraus wählten die Wissenschaftler potentielle Kandidaten aus, die sie dann mit dem 10-Meter-Keck II-Teleskop und der Near-Infrared-Camera-2 (NIRC-2) detaillierter untersuchten. Auf der Aufnahme eines Kandidaten waren dann Hinweise auf mehrere Bilder einer Hintergrundgalaxie zu erkennen.

Mit dem anderen Keck-Teleskop und dem Low Resolution Imaging Spectrograph konnten die Astronomen dann die Entfernung des Quasars auf 1,6 Milliarden Lichtjahre und die der verstärkten Galaxien auf rund 7,5 Milliarden Lichtjahre abschätzen. Die Wissenschaftler ermittelten auch, dass sich innerhalb der inneren 3.200 Lichtjahre des Quasars eine Masse von rund 20 Milliarden Sonnenmassen befinden muss.

"Quasare sind wichtige Forschungsobjekte, um mehr über Galaxienentstehung und -entwicklung zu erfahren", so S. George Djorgovski, der Leiter des Caltech-Teams. "Wenn wir noch mehr Systeme wie dieses entdecken, könnte dies wichtige Hinweise auf die Beziehung zwischen Quasaren und den Galaxien, in denen sie sich befinden liefern, sowie über ihre gemeinsame Entwicklung."

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Gravitationslinsen: Kosmisches Auge ins junge Universum - 9. Oktober 2008
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Quasare: Blick durch den Einstein-Ring - 4. April 2003
Hubble: Zehn neue Gravitationslinsen - 17. Mai 1999
Links im WWW
W. M. Keck Observatory
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