Der Anblick von zwei leuchtenden, ineinander verschränkten Ringen im Weltall hat bei den Astronomen weltweit Begeisterung ausgelöst. Denn es handelt sich bei dem mithilfe des Weltraumteleskop Hubble gemachten Fund um das noch niemals zuvor beobachtete Phänomen eines doppelten Einsteinrings, dem durch eine Graviationslinse verzerrten Licht von gleich zwei weit entfernten Galaxien.
Wenn eine sehr massereiche Galaxie vor einer anderen, sehr viel weiter entfernt liegenden Galaxie vorüberzieht, tritt ein besonderes optisches Phänomen auf, die Gravitationslinse. Die große Masse im Vordergrund lenkt die Lichtstrahlen der Hintergrundgalaxie ab und verzerrt sie – ähnlich wie ein Vergrößerungsglas. Wenn beide Galaxien auf eine bestimmte Weise ausgerichtet sind, bildet das abgelenkte Licht einen leuchtenden Kreis. Dieses Phänomen postulierte bereits der große Physiker Albert Einstein, weshalb solche Ringe nach ihm als „Einsteinringe“ bezeichnet werden.
Solche Einsteinringe sind keine Seltenheit – wohl aber eine doppelte Variante dieses Phänomens. Dabei steht direkt hinter den beiden beteiligten Galaxien eine dritte, noch weiter entfernte und erzeugt ebenfalls einen leuchtenden Ring. Die Chance, im Weltall auf eine so seltene Anordnung zu stoßen, ist extrem klein – umso größer nun die Freude der Astronomen, denen ein solcher Fund gelang
Zufallsfund im Photonenmeer
Der erste, der die Gravitationslinse mithilfe der Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) identifizierte war der Astronom Adam Bolton von der Universität von Hawaii. „Die Originalsignatur, die uns letztlich zu dieser Entdeckung führte, bestand nur aus 500 Photonen versteckt in einem Meer von mehr als 500.000 anderen Lichteilchen im SDSS-Spektrum der Vordergrundgalaxie“, erklärt Bolton.
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Ein genauerer Blick auf die Linse mithilfe des Hubble Weltraumteleskops enthüllte dann die erstaunliche Struktur der Linse. Die massereiche Galaxie im Vordergrund – rund drei Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt – ist nahezu perfekt mit zwei weiteren, sechs und elf Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxien ausgerichtet. Ihre vervielfältigten und gebrochenen Abbilder lassen den inneren und äußeren Ring des Phänomens entstehen. „Die Zwillingsringe waren in der Hubble-Aufnahme klar zu erkennen“, so Tommaso Treu von der Universität von Kalifornien. „Als ich sie zum ersten Mal sah, dachte ich: ‚Wow, das ist Wahnsinn!’ Ich konnte es einfach nicht glauben!“
Aufschluss über kosmische Geometrie
Die spezielle Geometrie der beiden Einsteinringe ermöglichte es den Astronomen, die Masse der mittleren Galaxie genau zu berechnen. Sie liegt bei rund einer Milliarde Sonnenmassen und ist damit die erste Messung einer kosmischen Zwergengalaxie in einer so weiten Entfernung. Auch die Verteilung der dunklen Materie in der Vordergrundgalaxie konnten die Wissenschaftler genau kartieren.
„Solche kosmischen Zufälle enthüllen so viel über die Natur”, freut sich Leonidas Moustakas vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena. „Die Eleganz dieser Linse wird nur übertroffen von den Geheimnissen der Natur, die sie enthüllt.“ Wenn es gelänge, noch deutlich mehr solcher ungewöhnlichen Doppelringe zu finden, könnten die Astronomen daraus wertvolle Erkenntnisse über die Geometrie des Raumes und über die Verteilung der dunklen Materie im Kosmos gewinnen. Die Hoffnungen stützen sich nun auf die im Planung befindliche „Joint Dark Energy Mission“ (JDEM) und deren auflösungsstarke Weitwinkelteleskope. Sie würden die Suche nach weiteren Doppelringen erleichtern.
(ESA, 15.01.2008 – NPO)
