NASAs Hubble macht die Vorarbeit, damit das Roman-Teleskop auftauchen und die Anerkennung einheimsen kann

In einem kosmischen Spiel der galaktischen Versteckjagd hat das Hubble-Weltraumteleskop der NASA eine ausgedehnte Balkenspiralgalaxie eingefangen, die etwa so groß ist wie unsere eigene Milchstraße – aber der eigentliche Trick ist in der unteren rechten Ecke versteckt. Dort wird eine weit entfernte Hintergrundgalaxie durch die Schwerkraft einer näheren Galaxie vergrößert und verzerrt, ein Phänomen, das als Gravitationslinseneffekt bekannt ist. Es ist wie ein Spiegelkabinett, nur dass der Spiegel die Raumzeit ist und das Spiegelkabinett das gesamte Universum.

Dieses besondere Bild ist eines von vielen Gravitationslinsenbeobachtungen, die Hubble als Vorbereitung für die Wissenschaft mit dem neuen Nancy Grace Roman Space Telescope gemacht hat. Man kann sich Hubble als den fleißigen Praktikanten vorstellen, der die Grundarbeit leistet, während Roman sich anschickt, mit seinem viel größeren Sichtfeld herbeizueilen. Der Gravitationslinseneffekt tritt auf, wenn die Masse eines Vordergrundobjekts – wie einer Galaxie – die Raumzeit krümmt, wodurch Licht gebogen, verzerrt und vergrößert wird, während es um das Objekt herumläuft, ähnlich wie bei einer riesigen Linse im Weltraum. Dies erfordert eine präzise zufällige Ausrichtung zwischen der Vordergrund- und der Hintergrundgalaxie, weil das Universum offensichtlich ein Gespür für dramatisches Timing hat.

In diesem Bild zeigt der Gravitationslinseneffekt eine Vordergrund-Ellipsengalaxie in etwa 4,5 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Das bedeutet, dass das Licht, das wir jetzt von dieser Galaxie sehen, sich erstmals auf den Weg zu uns gemacht hätte, als unser Sonnensystem noch in der Entstehung war – also ungefähr, als die Erde noch eine geschmolzene Hölle war und niemand das Rad erfunden hatte. Die Hintergrundgalaxie ist etwa acht Milliarden Lichtjahre entfernt, fast doppelt so weit. Sie erscheint als ein Paar von Bögen: ein großer und sehr auffälliger oben links von der Vordergrundgalaxie, der andere ein viel kleineres, umgekehrtes Bild derselben Hintergrundgalaxie unten rechts. Diese Konfiguration wird als Bogen-Gegenbogen-Paar bezeichnet, was wie eine schicke Turnübung klingt, aber tatsächlich nur die Schwerkraft ist, die sich wie üblich übererfüllt.

Je massereicher die Vordergrundgalaxie ist, desto stärker ist die Gravitationslinse und desto stärker beugt sie das Licht. Durch die Untersuchung der Verzerrung der Hintergrundgalaxie können Forscher bestimmen, wie viel Masse die Vordergrundgalaxie enthält. Dies spielt eine große Rolle bei der Erforschung der Dunklen Materie, der mysteriösen, unsichtbaren Substanz, die den Großteil der Masse im Universum ausmacht. Die sichtbare Materie reicht nicht aus, um das Ausmaß der Verzerrung in der Hintergrundgalaxie zu erklären, was es Forschern ermöglicht, sowohl die Masse der Vordergrundgalaxie als auch ihren Gehalt an Dunkler Materie zu berechnen. Mit anderen Worten: Das Universum besteht größtenteils aus etwas, das wir nicht sehen können, und wir verwenden ein riesiges kosmisches Vergrößerungsglas, um herauszufinden, wie viel davon in jeder einzelnen Galaxie lauert. Wissenschaft!

Fast alle Objekte in diesem Bild sind Galaxien, mit Ausnahme einiger verstreuter Vordergrundsterne. Die Balkenspiralgalaxie in diesem Bild – so genannt, weil sich ihre Arme von einem Balken aus Sternen in ihrem Zentrum erstrecken – ist etwa so groß wie unsere eigene Milchstraße, von der Astronomen glauben, dass sie ebenfalls eine Balkenspiralgalaxie ist. Die winzige Spirale links von der großen Spirale könnte eine Satellitengalaxie sein, ähnlich wie die Große und die Kleine Magellansche Wolke, die die Milchstraße umkreisen. Es ist wie ein galaktisches Gefolge.

Hubble betrachtet den Kosmos hauptsächlich in sichtbarem und ultraviolettem Licht mit einiger Infrarotabdeckung, während Roman hauptsächlich Infrarotwellenlängen und etwas sichtbares Licht sieht. Hubble kann hochauflösende Ansichten einzelner Objekte liefern, während Roman ein viel größeres Sichtfeld hat, das für Panoramen geeignet ist. Hubble ist also der Porträtfotograf und Roman der Landschaftsmaler. Zusammen werden sie ein noch umfassenderes Bild des Kosmos erstellen.

Dies ist nur eines von vielen Gravitationslinsenbildern, die Hubble aufgenommen hat. Astronomen werden sie nutzen, um Gravitationsverzerrungen zu analysieren, mehr über Dunkle Materie in den Vordergrundgalaxien zu erfahren und die Grundlage für zukünftige Roman-Beobachtungen zu legen. Hubble kann diese Gravitationslinsen nur einzeln betrachten, während Romans weite Sicht auf den Himmel