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HUBBLE
Die vierfache Supernova
von Stefan Deiters
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9. März 2015

Astronomen haben mithilfe des Weltraumteleskops Hubble erstmals vier Bilder der Explosion eines entfernten Sterns entdeckt. Das Licht der Supernova wurde durch einen gewaltigen Galaxienhaufen verstärkt und abgelenkt. Die Forscher halten es sogar für möglich, dass innerhalb der kommenden Jahre ein weiteres Bild der Supernova erscheint.

Supernova

Der Galaxienhaufen MACS J1149+2223 mit der "vierfachen" Supernova. Bild: NASA, ESA, S. Rodney (John Hopkins University, USA) und das FrontierSN team; T. Treu (University of California Los Angeles, USA), P. Kelly (University of California Berkeley, USA) und das GLASS team; J. Lotz (STScI) und das Frontier Fields team; M. Postman (STScI) und das CLASH team und Z. Levay (STScI)  [Großansicht]

Bei der Beobachtung einer massereichen elliptischen Galaxie im Galaxienhaufen MACS J1149+2223 sind Astronomen auf ein äußerst seltenes Phänomen gestoßen. Die Galaxie und der Galaxienhaufen, deren Licht etwa fünf Milliarden Jahre benötigt, um die Erde zu erreichen, haben das Licht einer noch weiter entfernten Supernova-Explosion direkt dahinter so abgelenkt, dass das Bild davon nicht nur verstärkt wird, sondern auch an vier verschiedenen Stellen zu sehen ist.

Das Phänomen an sich ist nicht unbekannt und als Gravitationslinseneffekt bekannt. Es tritt immer dann auf, wenn sich ein sehr massereiches Objekt direkt auf der Sichtlinie zwischen uns und einem noch entfernteren Beobachtungsziel befindet. Nach Einsteins Relativitätstheorie lenken kompakte Massenansammlungen auch Licht ab. Dadurch können in Galaxienhaufen verstärkte und oftmals verzerrte Bilder von entfernten Objekten entstehen, die man ohne diese natürlichen Lupen gar nicht beobachten könnte. Eine Anordnung, wie man sie jetzt für die Supernova beobachtet hat, wird auch Einsteinkreuz genannt.

Erstmals ist es damit gelungen, die durch den Gravitationslinseneffekt auf diese Weise verstärkten Bilder einer entfernten Sternexplosion zu beobachten. "Das hat mich wirklich umgehauen, als ich die vier Bilder rund um die Galaxie gesehen habe", erinnert sich Patrick Kelly von der University of California in Berkeley. "Das war eine komplette Überraschung." Das Licht der Supernova war deutlich länger zu uns unterwegs, als das Licht des Galaxienhaufens: etwa neun Milliarden Jahre.

"Die Supernova erscheint etwa 20-mal heller, als ihre natürliche Helligkeit", erklärt Jens Hjorth vom dänischen Dark Cosmology Center. "Ursache dafür ist der kombinierte Effekt, von zwei Gravitationslinsen, die sich überlappen. Der massereiche Galaxienhaufen fokussiert das Licht der Supernova entlang von mindestens drei verschiedenen Sichtlinien und wenn eine dieser Linien dann gerade genau deckungsgleich mit einer einzelnen elliptischen Galaxie des Haufens ist, tritt noch ein sekundärer Gravitationslinseneffekt auf." An der Ablenkung des Lichts, die schließlich zu dem Einsteinkreuz führte, ist auch die Dunkle Materie in dem Galaxienhaufen beteiligt.

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Das genaue Aussehen und die Anordnung der Bilder kann den Astronomen daher etwas über den Anteil und die Verteilung der Dunklen Materie in dem Galaxienhaufen und der Galaxie verraten. Im Universum gibt es mehr Dunkle Materie als normale, sichtbare Materie. Die Dunkle Materie verrät sich aber ausschließlich durch ihre Gravitationswirkung und ist darum nur sehr schwer zu kartieren.

Die vier Bilder der Supernova werden bald wieder verschwinden, doch haben die Astronomen die Hoffnung, dass sie sogar eine Art Wiederholung der Explosion zu Gesicht bekommen. Die verschiedenen Bilder der Supernova erreichen die Erde nämlich nicht zur gleichen Zeit, da das Licht für jedes Bild unterschiedliche Wege zurückgelegt hat. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Bildern erlauben weitere Rückschlüsse auf die Massenverteilung in dem Haufen.

"Die vier Supernova-Bilder, die von Hubble beobachtet wurden, müssen innerhalb weniger Tage oder Wochen erschienen sein. Wir haben sie allerdings erst entdeckt, nachdem sie bereits erschienen waren", erläutert Steve Rodney von der Johns Hopkins University. "Wir glauben aber, dass die Supernova bereits vor etwa 20 Jahren an anderer Stelle in dem Galaxienhaufen zu sehen war. Wir vermuten sogar, dass sie noch einmal innerhalb der kommenden ein bis fünf Jahre erscheinen wird. Dann hoffen wir, alles von Beginn an beobachten zu können.

Über ihre Beobachtungen berichteten die Wissenschaftler in der vergangenen Woche in einer Sonderausgabe der Zeitschrift Science, die anlässlich des 100-jährigen Jubiläums von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie erschienen ist.  

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siehe auch
Gravitationslinsen: Bester Blick auf entfernte Galaxienkollision - 27. August 2014
VLT: Detaillierter Blick auf entferntes Schwarzes Loch - 16. Dezember 2008
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Spacetelescope.org, ESA-Hubble-Seiten
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