Vor langer Zeit explodierte in einer weit entfernten Galaxie ein massereicher Stern. Diese Katastrophe schuf ein Objekt namens Supernova (ähnlich dem, das wir Krabbennebel nennen). Zu der Zeit, als dieser alte Stern starb, begann sich gerade eine eigene Galaxie, die Milchstraße, zu bilden. Die Sonne existierte noch nicht einmal. Die Planeten auch nicht. Die Geburt unseres Sonnensystems liegt noch mehr als fünf Milliarden Jahre in der Zukunft.
Lichtechos und Gravitationseinflüsse
Das Licht dieser längst vergangenen Explosion schoss durch den Weltraum und enthielt Informationen über den Stern und seinen katastrophalen Tod. Jetzt, ungefähr 9 Milliarden Jahre später, haben Astronomen eine bemerkenswerte Sicht auf das Ereignis. Es zeigt sich in vier Bildern der von erstellten Supernova eine Gravitationslinse, die von einem Galaxienhaufen erzeugt wird. Der Cluster selbst besteht aus einer riesigen elliptischen Vordergrundgalaxie, die zusammen mit anderen Galaxien gesammelt wurde. Alle von ihnen sind in einen Klumpen dunkler Materie eingebettet. Die kombinierte Anziehungskraft der Galaxien und die Schwerkraft der dunklen Materie verzerren das Licht von weiter entfernten Objekten beim Durchgang. Es verschiebt tatsächlich die Richtung der Lichtbewegung leicht und verschmiert das "Bild", das wir von diesen entfernten Objekten erhalten.
In diesem Fall wanderte das Licht der Supernova auf vier verschiedenen Wegen durch den Cluster. Die resultierenden Bilder, die wir hier von der Erde sehen, bilden ein kreuzförmiges Muster, das Einsteinkreuz genannt wird (benannt nach Physiker Albert Einstein). Die Szene wurde von der abgebildet Hubble-Weltraumteleskop. Das Licht jedes Bildes traf zu einer etwas anderen Zeit am Teleskop ein - innerhalb von Tagen oder Wochen voneinander. Dies ist ein klarer Hinweis darauf, dass jedes Bild das Ergebnis eines anderen Weges ist, den das Licht durch den Galaxienhaufen und seine Hülle aus dunkler Materie genommen hat. Astronomen untersuchen dieses Licht, um mehr über die Wirkung der entfernten Supernova und die Eigenschaften der Galaxie zu erfahren, in der sie existierte.
Wie funktioniert das?
Das Licht, das von der Supernova strömt, und die Wege, die es nimmt, sind analog zu mehreren Zügen, die Verlassen Sie eine Station zur gleichen Zeit, alle fahren mit der gleichen Geschwindigkeit und fahren zum gleichen Finale Ziel. Stellen Sie sich jedoch vor, jeder Zug fährt auf einer anderen Strecke, und die Entfernung für jeden Zug ist nicht gleich. Einige Züge fahren über Hügel. Andere gehen durch Täler und wieder andere um Berge. Da die Züge über unterschiedliche Gleislängen in unterschiedlichem Gelände fahren, erreichen sie nicht gleichzeitig ihr Ziel. In ähnlicher Weise erscheinen die Supernova-Bilder nicht gleichzeitig, da ein Teil des Lichts verzögert ist durch Reisen um Kurven, die durch die Schwerkraft dichter dunkler Materie in der dazwischenliegenden Galaxie erzeugt werden Cluster.
Die Zeitverzögerungen zwischen dem Eintreffen des Lichts jedes Bildes sagen den Astronomen etwas über die Anordnung der dunklen Materie um das Bild aus Galaxien im Cluster. In gewisser Weise wirkt das Licht der Supernova wie eine Kerze im Dunkeln. Es hilft Astronomen, die Menge und Verteilung der dunklen Materie im Galaxienhaufen abzubilden. Der Cluster selbst liegt etwa 5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt, und die Supernova ist weitere 4 Milliarden Lichtjahre darüber hinaus. Indem Astronomen die Verzögerungen zwischen den Zeiten untersuchen, zu denen die verschiedenen Bilder die Erde erreichen, können sie Hinweise auf die Art des Warped-Space-Terrains gewinnen, durch das sich das Licht der Supernova bewegen musste. Ist es klumpig? Wie klumpig? Wieviel ist da?
Die Antworten auf diese Fragen sind noch nicht ganz fertig. Insbesondere das Erscheinungsbild der Supernova-Bilder könnte sich in den nächsten Jahren ändern. Das liegt daran, dass das Licht der Supernova weiterhin durch den Cluster strömt und auf andere Teile der Wolke der dunklen Materie trifft, die die Galaxien umgibt.
In Ergänzung zu Hubble-Weltraumteleskop Beobachtungen dieser einzigartigen Linsen-Supernova verwendeten Astronomen auch die W.M. Keck-Teleskop in Hawaii, um weitere Beobachtungen und Messungen der Entfernung der Supernova-Wirtsgalaxie durchzuführen. Diese Informationen geben weitere Hinweise auf die Bedingungen in der Galaxie, wie sie im frühen Universum existierten.