Nahezu perfekte Gravitationslinse „Einstein Ring“. Bildnachweis: ESO / VLT. Klicken um zu vergrößern.
Dies ist Einsteins Jahr. Vor hundert Jahren wurde ein wenig bekannter Schweizer Patentangestellter in den ersten Jahren seiner wissenschaftlichen Karriere mit einer Reihe von Paradoxien in Bezug auf Zeit und Raum, Energie und Materie konfrontiert. Mit einer tiefen Intuition und einer starken Vorstellungskraft begab sich Albert A. Einstein aus der Dunkelheit, um eine völlig neue Sichtweise auf Naturphänomene zu präsentieren. Einstein hat uns gezeigt, dass die ganze Zeit sehr wenig mit Uhren zu tun hat, Energie weniger mit Quantität als vielmehr mit Qualität, Raum ist nicht nur eine große quadratische Kiste, in die man Dinge hineinstecken kann “, Materie und Energie waren zwei Seiten Dieselbe kosmische Münze und Schwerkraft hatten einen tiefgreifenden Einfluss auf alles - Licht, Materie, Zeit und Raum.
Heute verwenden wir all diese Prinzipien? vor einem Jahrhundert ausgesprochen - um die entferntesten Dinge im Universum zu untersuchen. Aufgrund von Einsteins Untersuchung des photoelektrischen Effekts verstehen wir jetzt, warum Licht nicht kontinuierlich ist, sondern seltsamerweise mit dunklen und hellen Linien durchsetzt ist, die uns sagen, wann dieses Licht emittiert wurde, was es emittiert hat. und die Art von Dingen, die es auf seinen Reisen berühren. Aufgrund von Einsteins Einsicht in die Umwandlung von Masse und Energie verstehen wir jetzt, wie entfernte Sonnen den Kosmos beleuchten und wie starke Magnetfelder Teilchen auf erstaunliche Geschwindigkeiten bringen, um später auf die Erdatmosphäre herabzustürzen. Und weil die Schwerkraft jetzt alles beeinflusst, haben wir gelernt, wie entfernte Objekte Licht von noch weiter entfernten Objekten erfassen und fokussieren können.
Obwohl wir im Universum noch kein absolut perfektes Beispiel für Gravitationslinsen gefunden haben, sind wir diesem Ideal heute viel näher. In einem am 27. April 2005 veröffentlichten Artikel mit dem Titel „Entdeckung eines Einsteinrings mit hoher Rotverschiebung“ berichten Remi Cabanac vom Teleskop Kanada-Frankreich-Hawaii in Hawaii und Mitarbeiter über die Entdeckung eines partiellen Einsteinrings…, der von einem massiven ( und scheinbar isoliert) elliptische Galaxie. “ Vor diesem Fund wurde der vollständigste entdeckte Einsteinring 1996 von S.J. Warren vom Imperial College in London. Dieser Ring - auch einer der wenigen, die im optischen Licht sichtbar sind - hat einen Umfang von etwas weniger als einem Halbkreis (170 Grad).
Remi Cabanac erklärte, dass er "das System bei der Beobachtung am Very Large Telescope des European Southern Observatory in Chile mit einem Spektro-Imager namens FORS1 entdeckt hat". Remi sagt, er habe seine Verantwortung als Dienstastronom erfüllt und "für Helmut Jerjen (Mitautor des Papiers) beobachtet, wie er nahe gelegene Zwerggalaxien am Rande eines bekannten nahe gelegenen Galaxienhaufens in Fornax tief abbildet". Remi fuhr fort zu sagen, dass sein „Auge von dem sehr ungewöhnlichen hellen Bogen im Nordwesten des Feldes angezogen wurde. Ich wusste, dass es etwas ziemlich Erstaunliches war, weil Linsenbögen normalerweise sehr dunkel sind und ich im roten Band beobachtete, während Bögen normalerweise bläulich sind . ”
Um seinen Verdacht auf eine neue Entdeckung zu bestätigen, "ging Remi zur astronomischen Datenbank, aber unter den Koordinaten existierte nichts." Später beriet sich Remi mit „Chris Lidman (einem anderen Co-Autor und Linsenexperten) und zeigte ihm das Bild. Er konnte zunächst nicht glauben, dass es sich um ein Objektiv handelte, weil es so hell und auffällig war, dass Chris dachte, es könnte ein Artefakt auf dem Bild sein. " Mit Chris 'Unterstützung beantragte Remi "ein spektroskopisches Follow-up und erkannte, dass es sich sowohl um eine echte Gravitationslinse als auch um eine sehr bedeutende Entdeckung handelte, da die Hintergrundquelle stark verstärkt und sehr weit entfernt war."
Dem Papier zufolge schreibt der Ring einen „C-förmigen“ Kreis von 270 Grad in nahezu vollständigem Umfang mit einem scheinbaren Radius von etwas mehr als 1 3/4 Bogensekunden ein - ungefähr so groß wie das „virtuelle“ Bild eines Sterns bei hohe Leistung durch ein kleines Amateurteleskop. Die Linsengalaxie ist eine riesige Ellipse, die M87 im Virgo-Coma-Cluster ähnelt. Die Linse liegt etwa 7 Milliarden Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbilds Fornax (sichtbar vom wärmeren Himmel der nördlichen Hemisphäre und der südlichen Hemisphäre). Die Quellgalaxie weist eine Rotverschiebung von 3,77 auf - was auf eine Rezessionsentfernung von ungefähr 11 BLYs hindeutet. Quell- und Linsengalaxie haben die Bezeichnung FOR J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s erhalten und liegen in der Nähe des Fornax-Galaxienhaufens - aber im realen Raum weit darüber hinaus.
Was diese besondere Entdeckung astronomisch so interessant macht, ist die Tatsache, dass die Linsengalaxie sehr massiv ist, sich in einer Phase der Sterngeburtsruhe befindet, in so großer Entfernung von der Erde liegt und möglicherweise von anderen Clustergalaxien isoliert ist räumliches Gebietsschema. Mittlerweile ist die Quellgalaxie signifikant heller (um eine absolute Sterngröße) als andere Lyman-Bruchgalaxien (Galaxien, die den Lyman-Bruch bei 912 Angström in den sichtbaren Teil des Spektrums rot verschieben), weist schlechte Emissionslinienspektren auf und hatte dies kürzlich getan einen Zyklus der schnellen Sterngeburt („Starburst“) abgeschlossen. Alle diese Faktoren zusammen bedeuten, dass FOR J0332 eine Fülle von Daten zur Galaxienbildung vor der aktuellen Inflationsepoche des Universums liefern könnte.
Laut dem Wissenschaftsteam ist „eines der Hauptprobleme bei der Galaxienbildung im aktuellen LCDM-Rahmen (Lambda Cold Dark Matter) der Strukturbildung die Massenassemblierungsgeschichte galaktischer Halos.“ Derzeit wird angenommen, dass Galaxien Halo-Masse ansammeln - diese riesige kugelförmige Ausbuchtung von Materie mit geringer Leuchtkraft, die galaktische Kerne umgibt - bevor die Sternentstehung wirklich einsetzt. Eine Möglichkeit, diese Idee zu untersuchen, besteht darin, zu bestimmen, wie sich das Verhältnis von Masse zu Licht im Laufe der Zeit ändert, wenn sich Galaxien entwickeln . Dazu müssen Sie jedoch die Massen und Leuchtdichten möglichst vieler Galaxien verschiedener Typen über einen möglichst breiten Raum- und Zeitbereich hinweg abtasten.
Die Entdeckung von FOR J0332 - und der drei anderen partiellen Einstein-Ringobjekte - hilft Astronomen, indem sie Beispiele für Galaxien hinzufügt, die normalerweise in großen Entfernungen nicht nachweisbar sind. Aus dem Artikel geht hervor, dass „verschiedene Tiefenuntersuchungen unterschiedliche Galaxienpopulationen aufgedeckt haben, die Auswahlkriterien jedoch zu verzerrten Proben führten: UV-selektierte und schmalbandig ausgewählte Proben reagieren empfindlich auf aktiv sternbildende Galaxien und sind im Submillimeterbereich gegen ruhende, weiterentwickelte Systeme vorgespannt und Nahinfrarot-Untersuchungen wählen staubige Starburst-Galaxien bzw. sehr rote Galaxien aus. “
Welche Schlussfolgerungen können wir aus dieser Entdeckung ziehen?
Remi unterstreicht die Bedeutung dieses Fundes mit den Worten: „Die von der Linse verstärkte Quelle ist die Galaxie mit der hellsten scheinbaren Leuchtkraft, die jemals in einer solchen Entfernung entdeckt wurde. Es wird uns einzigartige Informationen über die physikalischen Bedingungen geben, die im interstellaren Medium herrschten, als das Universum nur 12% seines gegenwärtigen Alters betrug. Die Form der Quelle ist ebenfalls sehr wichtig, da sie die Masse innerhalb der Linse bei einer Rotverschiebung von z = 1 angibt. Bei einer so hohen Rotverschiebung wurden nur eine Handvoll Einsteinringe entdeckt. Es wird eine wichtige Messung darüber geben, wie sich die Masse der elliptischen Galaxien im Laufe der Zeit entwickelt hat. “
Geschrieben von Jeff Barbour
