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Die fünffache Supernova und die Hubble-Konstante
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Technischen Universität München
astronews.com
19. Februar 2026
Eigentlich sollte das Weltraumteleskop Hubble
herausfinden, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Das gelang zunächst auch,
bis man merkte, dass die Daten aus Beobachtungen der kosmische
Mikrowellenhintergrundstrahlung dazu im Widerspruch stehen. Nun könnte eine
besondere Supernova helfen, das Rätsel um diese Hubble-Spannung aufzuklären.
Die Supernova Winny, aufgenommen mit dem
Large Binocular Telescope.
Bild: SN
Winny Research Group [Großansicht] |
Dass sich das Universum ausdehnt, ist seit fast hundert Jahren bekannt – doch
wie schnell genau? Diese Frage ist heftig umstritten und stellt das
Standardmodell der Kosmologie infrage. Ein Forschungsteam an der Technischen
Universität München (TUM), der Ludwig-Maximilians Universität (LMU) sowie den
Max-Planck-Instituten für Astrophysik (MPA) und extraterrestrische Physik (MPE)
hat nun eine außergewöhnlich seltene Supernova aufgenommen, die einen neuen Weg
eröffnen könnte, die Expansionsgeschwindigkeit des Universums zu bestimmen.
Bei der Supernova handelt es sich um eine seltene, superleuchtkräftige
Sternexplosion in rund zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung, die weit heller
ist als gewöhnliche Supernovae. Gleichzeitig ist sie noch aus einem weiteren
Grund besonders: Durch den sogenannten Gravitationslinseneffekt erscheint
dieselbe Explosion gleich fünfmal am Nachthimmel – wie ein kosmisches Feuerwerk.
Zwei Vordergrundgalaxien krümmen das Licht der Supernova auf seinem Weg zur Erde
und zwingen es, unterschiedliche Wege einzuschlagen. Weil diese Wege leicht
unterschiedlich lang sind, erreicht das Licht uns zeitversetzt. Aus den
Zeitverzögerungen zwischen den einzelnen Bildern lässt sich die heutige
Expansionsrate des Universums – die Hubble-Konstante – bestimmen.
Sherry Suyu, Professorin für Beobachtende Kosmologie an der TUM und Fellow am
MPA, erklärt: "Wir haben diese Supernova SN Winny getauft – in Anlehnung an ihre
offizielle Bezeichnung SN 2025wny. Es ist ein extrem seltenes Ereignis, das für
unser Verständnis des Kosmos eine Schlüsselrolle spielen könnte. Die
Wahrscheinlichkeit, eine superleuchtkräftige Supernova zu finden, die sich genau
hinter einer Gravitationslinse befindet, liegt unter eins zu einer Million. Wir
haben sechs Jahre damit verbracht, eine Liste vielversprechender
Gravitationslinsen zusammenzustellen und dort nach einem solchen Ereignis zu
suchen. Im August 2025 landeten wir mit SN Winny schließlich einen Treffer."
Supernovae hinter Gravitationslinsen sind so selten, dass bislang nur wenige
solcher Messungen versucht wurden. Ihre Genauigkeit hängt stark davon ab, wie
gut man die Massen der Galaxien bestimmen kann, die als Linse wirken, denn diese
entscheiden darüber, wie stark das Licht der Supernova abgelenkt wird. Um die
Massen zu messen, nutzten Team-Mitglieder vom MPE und der LMU das Large
Binocular Telescope in Arizona mit seinen zwei Spiegeln von je 8,4 Metern
Durchmesser und einem adaptiven Optiksystem, das atmosphärische Unschärfen
korrigiert. Das Ergebnis ist das einzige bislang veröffentlichte hochauflösende
Farbbild dieses Systems. Die Aufnahme zeigt die beiden Linsengalaxien im Zentrum
sowie fünf bläuliche Abbilder der Supernova, die an ein explodierendes Feuerwerk
erinnern. Das ist ungewöhnlich, denn Linsensysteme auf Galaxienskala erzeugen
normalerweise nur zwei oder vier Abbilder.
Mithilfe der Positionen aller fünf Abbilder erstellten die beiden
Nachwuchswissenschaftler Allan Schweinfurth (TUM) und Leon Ecker (LMU) das erste
Modell für die Massenverteilung der Linse. "Wenn wir bisher Supernovae durch
Gravitationslinsen gesehen haben, waren die Linsen zumeist massive
Galaxienhaufen, deren Massenverteilungen komplex und schwer zu modellieren
sind", erklärt Schweinfurth. "Für SN Winny besteht die Linse jedoch nur aus zwei
einzelnen Galaxien. Wir finden insgesamt sehr glatte und regelmäßige Licht- und
Massenverteilungen, was darauf hindeutet, dass diese Galaxien trotz ihrer
scheinbaren Nähe zueinander bislang nicht miteinander kollidiert sind. Diese
relative Einfachheit des Systems bietet eine hervorragende Gelegenheit, die
Expansionsrate des Universums besonders präzise zu messen."
Bislang stützen sich Forschende vor allem auf zwei Methoden zur Bestimmung
der Hubble-Konstante – doch diese liefern widersprüchliche Ergebnisse. Dieses
Rätsel ist als Hubble-Spannung bekannt. Die erste Methode ist lokal:
Entfernungen zu Galaxien werden Schritt für Schritt bestimmt, ähnlich wie beim
Erklimmen einer Leiter, bei dem jeder Schritt vom vorherigen abhängt – daher der
Begriff kosmische Entfernungsleiter. Objekte mit bekannter Helligkeit liefern
Entfernungen, die anschließend mit den Fluchtgeschwindigkeiten der Galaxien
verglichen werden. Da viele Kalibrierungsschritte nötig sind, können sich selbst
kleine Fehler aufsummieren und das Endergebnis beeinflussen. Die zweite Methode
blickt weit in die Vergangenheit. Sie untersucht die kosmische
Mikrowellenhintergrundstrahlung – das schwache Nachleuchten des Urknalls – und
nutzt Modelle des frühen Universums, um die heutige Expansionsrate zu berechnen.
Dieser Ansatz ist sehr präzise, beruht jedoch stark auf Annahmen über die
Entwicklung des Universums, die nicht unumstritten sind.
Nun kommt eine dritte, unabhängige Methode ins Spiel: die Beobachtung einer
Supernova durch eine Gravitationslinse. Stefan Taubenberger, Erstautor der
Studie zur Identifikation von SN Winny, erklärt, dass sich aus den
Zeitverzögerungen zwischen den einzelnen Bildern der Supernova und der bekannten
Massenverteilung der Linse die Hubble-Konstante direkt berechnen lässt: "Im
Gegensatz zur kosmischen Entfernungsleiter ist dies eine Messung in einem
Schritt mit weniger und völlig anderen Quellen systematischer Unsicherheiten."
Astronominnen und Astronomen weltweit beobachten SN Winny derzeit intensiv mit
bodengebundenen und weltraumgestützten Teleskopen. Ihre Ergebnisse werden
entscheidende neue Erkenntnisse liefern und helfen, die langjährige
Hubble-Spannung aufzuklären.
Über ihre Beobachtungen und Analysen berichtet das Team in zwei Fachartikeln, die in der
Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen.
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