Einstein-Ring entdeckt

„Ich schaue mir die Euclid-Daten an, sobald sie eintreffen“, erklärt Bruno Altieri. „Schon bei dieser ersten Beobachtung sah es für mich danach aus, aber nachdem Euclid weitere Beobachtungen in diesem Gebiet gemacht hatte, konnten wir dann einen perfekten Einstein-Ring sehen. Für mich war das unglaublich, denn ich habe mich mein ganzes Leben lang für Gravitationslinsen interessiert.“ Der Einstein-Ring, ein extrem seltenes Phänomen, war in einer nahegelegenen Galaxie versteckt. Die Galaxie mit der Bezeichnung NGC 6505 ist rund 590 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Doch dank der hochauflösenden Instrumente von Euclid wurde nun erstmals der Ring um das Zentrum der Galaxie sichtbar.

Der Ring um die Vordergrundgalaxie besteht aus dem Licht einer weiter entfernten, hellen Galaxie. Diese Hintergrundgalaxie ist 4,42 Milliarden Lichtjahre entfernt und ihr Licht wurde auf dem Weg zu uns durch die Schwerkraft verzerrt. Die ferne Galaxie wurde noch nie beobachtet und hat noch keinen Namen. „Der Einstein-Ring ist ein Beispiel für eine starke Gravitationslinse“, erklärt Conor O'Riordan vom Max-Planck-Institut für Astrophysik. „Alle starken Gravitationslinsen sind etwas Besonderes, weil sie so selten und wissenschaftlich unglaublich nützlich sind. Diese hier ist besonders außergewöhnlich, weil sie so nah an der Erde ist und ihre Ausrichtung sie sehr schön macht.“

Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass Licht um Objekte im Weltraum gekrümmt wird, so dass diese das Licht wie eine riesige Linse bündeln. Dieser Gravitationslinseneffekt ist bei massereichen Objekten – Galaxien und Galaxienhaufen – stärker ausgeprägt. Das bedeutet, dass wir manchmal Licht von weit entfernten Galaxien sehen können, das uns sonst verborgen bliebe. Wenn die Ausrichtung stimmt, krümmt sich das Licht der entfernten Quelle und bildet einen spektakulären Ring um das Vordergrundobjekt. „Dank wiederholter Euclid-Beobachtungen desselben Feldes sind die Daten für diesen Einstein-Ring so gut, dass es eine Herausforderungwar, das System genau zu modellieren“, betont O´Riordan. Das Team benutzte den hochmodernen Gravitationslinsencode pronto, um das Licht des Rings auf einem bisher unerreichten Niveau zu modellieren. „Wir mussten uns sogar einige der Rohdaten ansehen, um besser zu verstehen, wie der Detektor funktioniert“, so O´Riordan.

Die Modellierung des Einstein-Rings war jedoch nur der erste Schritt. „Diese Art von Objekt ist unglaublich nützlich, um die Substrukturen der Dunklen Materie in der Linsengalaxie zu untersuchen, was wir in einer späteren Veröffentlichung untersuchen werden“, fügt O´Riordan hinzu. „Euclid wird das Feld revolutionieren, mit all diesen Daten, die wir noch nie zuvor gesehen haben.“ 

Die Hauptaufgabe von Euclid besteht darin, nach dem subtileren schwachen Gravitationslinseneffekt zu suchen, bei dem die Hintergrundgalaxien leicht gedehnt oder verschoben erscheinen. Um diesen Effekt zu entdecken, müssen die Wissenschaftler Milliarden von Galaxien analysieren. Euclid hat am 14. Februar 2024 mit seiner detaillierten Durchmusterung des Himmels begonnen und wird nach und nach die bisher umfassendste 3D-Karte des Universums erstellen. Das Weltraumteleskop wird mehr als ein Drittel des Himmels kartieren und Milliarden von Galaxien in bis zu zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung beobachten. 

Es wird erwartet, dass es etwa 100.000 starke Gravitationslinsen finden wird, aber es ist erstaunlich, eine so spektakuläre so nahe bei der Erde zu finden. Bisher waren weniger als eintausend starke Gravitationslinsensysteme bekannt, und noch weniger wurden mit hoher Auflösung abgebildet. Eine so erstaunliche Entdeckung zu einem so frühen Zeitpunkt seiner Mission bedeutet, dass Euclid auf dem besten Weg ist, noch viele weitere Geheimnisse zu lüften.

MPA / JOL