Sternexplosion in vier Bildern

Die 4,5 Milliarden Lichtjahre entfernte Supernova 2016geu leuchtete nicht nur fünfzigmal heller als erwartet, sondern auch vierfach am Himmel auf – eine Galaxie im Vordergrund machte es möglich. Das zeigen Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit einem Teleskop auf dem Mount Palomar in den USA. Damit habe man erstmals eine Supernova des Typs Ia entdeckt, die durch eine Gravitationslinse in mehrere Bilder aufgespalten wurde, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

Vier unterschiedlich helle Objekte, ringförmig gruppiert um ein schwaches, ausgedehntes Objekt im Zentrum.
Vierfachbild der Supernova 2016geu

„Wenn wir normalerweise ein Objekt hinter einer Gravitationslinse sehen, wissen wir nicht, wie hell es tatsächlich ist“, erläutert Ariel Goobar von der Universität Stockholm, einer der Entdecker, „doch bei einer Supernova des Typs Ia kennen wir diese intrinsische Helligkeit. Das gibt uns die Möglichkeit, den Gravitationslinseneffekt besser zu verstehen und zu beschreiben.“ Bei Sternexplosionen des Typs Ia hängt der Verlauf der Helligkeit unmittelbar mit der maximalen Leuchtkraft der Explosion zusammen. Aus der Lichtkurve können Astronomen daher auf die wahre Helligkeit einer Supernova und damit auch auf ihre Entfernung schließen. Deshalb spielen Supernovae des Typs Ia als sogenannte Standardkerzen eine wichtige Rolle in der Kosmologie.

Die Supernova 2016geu ist ein lange gesuchter Glücksfall für die Forscher, weil sie von der Erde aus gesehen genau hinter einer Galaxie liegt. Mit ihrer Schwerkraft krümmt diese Galaxie die Lichtstrahlen der Supernova, wirkt also als Gravitationslinse. Dieser Effekt verstärkt nicht nur die Helligkeit der Sternexplosion, sondern führt auch zur Entstehung von mehreren – in diesem Fall vier – Bildern. Die Astronomen kennen zwar inzwischen viele solcher Mehrfachbilder ferner Himmelsobjekte, aber keines einer Supernova des Typs Ia. Da sich die Lichtwege für die vier Bilder unterscheiden, sind auch die Lichtkurven in den Bildern gegeneinander verschoben. Aus der Zeitdifferenz können die Forscher künftig, so die Hoffnung, mit einem guten Modell der Gravitationslinse die Expansionsrate des Kosmos bestimmen.

Die Intermediate Palomar Transient Factory, mit der dieser Fund gelang, sucht Nacht für Nacht ein Fünfzehntel des Himmels nach auffälligen Erscheinungen ab. Bereits diesen Sommer soll mit der Zwicky Transient Facility ein weiteres automatisches Teleskop in Betrieb gehen, das sogar in jeder Nacht den gesamten Himmel nach Helligkeitsausbrüchen absuchen kann. Goobar und seine Kollegen hoffen daher, innerhalb der kommenden Jahre viele weitere Supernovae des Typs Ia hinter Gravitationslinsen aufzuspüren – und damit große Fortschritte bei der Vermessung des Kosmos zu machen.

 

Links ein Teleskop, in der Mitte eine Galaxie, rechts als helles Objekt die Supernova. Mehrere gekrümmte Lichtwege verbinden Supernova und Teleskop. Ganz rechts die im Teleskop sichtbaren Mehrfachbilder der Supernova.
Der Gravitationslinseneffekt