Wie sieht eine Supernova in einer fernen Galaxie aus?

Vor langer Zeit explodierte in einer weit, weit entfernten Galaxie ein massereicher Stern. Diese Katastrophe erzeugte ein Objekt namens Supernova (ähnlich dem, den wir den Krebsnebel nennen). Zu der Zeit, als dieser uralte 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 noch mehr als fünf Milliarden Jahre in der Zukunft.

Lichtechos und Gravitationseinflüsse

Das Licht dieser 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 Supernova, die von einer Gravitationslinse erzeugt wird, die von einem Galaxienhaufen erzeugt wird. Der Cluster selbst besteht aus einer riesigen elliptischen Galaxie im Vordergrund, die zusammen mit anderen Galaxien gesammelt wurde. Alle von ihnen sind eingebettet in eine Ansammlung dunkler Materie. Die kombinierte Anziehungskraft der Galaxien und die Schwerkraft der dunklen Materie verzerren das Licht von weiter entfernten Objekten, während es hindurchgeht. Tatsächlich verschiebt es 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 (benannt nach dem Physiker Albert Einstein) genannt wird. Die Szene wurde von der Hubble-Weltraumteleskop. Das Licht jedes Bildes erreichte das Teleskop zu einer etwas anderen Zeit - innerhalb von Tagen oder Wochen. Dies ist ein klarer Hinweis darauf, dass jedes Bild das Ergebnis eines unterschiedlichen Lichtwegs durch den Galaxienhaufen und seine Schale der dunklen Materie ist. 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 ausgestrahlt wird, und die Wege, die es nimmt, sind analog zu mehreren Zügen, die einen Bahnhof zur gleichen Zeit verlassen, alle mit der gleichen Geschwindigkeit fahren und zum gleichen Endziel fahren. Stellen Sie sich jedoch vor, jeder Zug fährt auf einer anderen Strecke und die Entfernung ist nicht für jeden Zug gleich. Einige Züge fahren über Hügel. Andere wandern durch Täler und wieder andere durch Berge. Da die Züge über unterschiedliche Streckenlängen in unterschiedlichem Gelände fahren, kommen sie nicht gleichzeitig am Ziel an. In ähnlicher Weise erscheinen die Supernova-Bilder nicht zur selben Zeit, da ein Teil des Lichts verzögert wird, indem es sich um Biegungen bewegt, die durch die Schwerkraft der dichten dunklen Materie im dazwischenliegenden Galaxienhaufen erzeugt werden.

Die Zeitverzögerungen zwischen dem Eintreffen des Lichts der einzelnen Bilder lassen die Astronomen etwas über die Anordnung der dunklen Materie um die Galaxien im Cluster wissen. In gewisser Weise wirkt das Licht der Supernova also wie eine Kerze im Dunkeln. Es hilft Astronomen, die Menge und Verteilung der dunklen Materie im Galaxienhaufen abzubilden. Der Haufen selbst liegt etwa 5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt, und die Supernova ist weitere 4 Milliarden Lichtjahre darüber hinaus. Indem Astronomen die Zeitverzögerungen zwischen dem Eintreffen der verschiedenen Bilder auf der Erde untersuchen, können sie Hinweise auf die Art des Terrains im verzerrten Raum erhalten, durch das das Licht der Supernova wandern 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 Haufen strömt und auf andere Teile der dunklen Materiewolke trifft, die die Galaxien umgibt.  

In Ergänzung zu Hubble-Weltraumteleskop Beobachtungen dieser einzigartigen Supernova mit Linsen verwendeten die Astronomen auch die W.M. Keck-Teleskop auf Hawaii, um weitere Beobachtungen und Messungen der Entfernung der Supernova-Wirtsgalaxie durchzuführen. Diese Informationen werden weitere Hinweise auf die Bedingungen in der Galaxie geben, wie sie im frühen Universum existierten.