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Vierfache Supernova

Eine neun Milliarden Lichtjahre entfernte Supernova ist gleich viermal explodiert – allerdings nur scheinbar. Die Schwerkraft eines im Vordergrund liegenden, großen Galaxienhaufens wirkt als Gravitationslinse und produziert mehrere Bilder des weiter entfernten Objekts. Ein internationales Forscherteam hat die Vierfach-Supernova mit dem Weltraumteleskop Hubble entdeckt. Mehrfachbilder von Quasaren und Galaxien kennen die Astronomen seit langen, aber es ist das erste Mal, dass sie ein solches Phänomen bei einem explodierten Stern beobachten. In den kommenden Jahren erwarten die Forscher sogar das Aufleuchten eines fünften Bildes der Supernova. Der Effekt könne dabei helfen, die Verteilung der rätselhaften Dunklen Materie in dem Galaxienhaufen zu bestimmen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

„Gravitationslinsen sind eine Art natürlicher Vergrößerungsgläser“, erläutert Patrick Kelly von der University of California in Berkeley. Die Schwerkraft verbiegt die Lichtstrahlen und bündelt sie, dadurch können bei Galaxienhaufen bis zu hundertfache Verstärkungen auftreten. In diesem Fall schätzen die Forscher, dass der fünf Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxienhaufen MACS J1149.6+2223 die Supernova etwa um das 20-Fache verstärkt. Eine große elliptische Galaxie des Haufens liegt nahezu exakt vor der Supernova und in dieser Kombination führt die Gravitationslinse nicht nur zu der großen Verstärkung, sondern auch zu vier Bildern des explodierten Sterns.

Da die Lichtwege durch den Galaxienhaufen hindurch für die Bilder unterschiedlich sind, erreicht die Strahlung der Supernova die Erde in den vier Bildern zu Zeiten, die sich um mehrere Jahre voneinander unterscheiden. Die Sternexplosion ist also auch in den vier Bildern nacheinander aufgeleuchtet, das erste Bild vermutlich bereits vor etwa 50 Jahren. Kelly und seine Kollegen bedauern, dass sie dieses sukzessive Aufleuchten nicht beobachten konnten, denn aus den zeitlichen Differenzen können die Forscher wertvolle Informationen über die Materieverteilung in dem Galaxienhaufen und über die Expansion des Kosmos gewinnen.

Modellrechnungen zeigen aber, dass innerhalb der nächsten Jahre irgendwo in dem Galaxienhaufen noch ein weiteres Bild der Supernova auftauchen sollte. Die genaue Position des Bildes und der Zeitpunkt seines Erscheinens hängen dabei stark von der Verteilung der Dunklen Materie ab – jener mysteriösen Substanz, die rund 80 Prozent der Masse im Kosmos ausmacht. Kelly und seine Kollegen suchen außerdem nach Veränderungen im Licht der Supernova, die ebenfalls nacheinander in den Bildern auftauchen sollten. Auch damit könnten die Forscher die zeitlichen Differenzen zwischen den Bildern ermitteln und so weitere Informationen über die Dunkle Materie erhalten.

Quelle: dx.doi.org/10.1126/science.aaa3350