In een kosmisch potje galactisch verstoppertje heeft NASA's Hubble Space Telescope een uitgestrekt balkspiraalstelsel vastgelegd dat ongeveer zo groot is als ons eigen Melkwegstelsel - maar de echte truc zit in de rechteronderhoek. Daar wordt een ver sterrenstelsel op de achtergrond vergroot en vervormd door de zwaartekracht van een dichterbij gelegen sterrenstelsel, een fenomeen dat gravitatielenswerking heet. Het is net een lachspiegel, behalve dat de spiegel ruimtetijd is en het lachpaleis het hele universum.

Deze specifieke afbeelding is een van de vele gravitatielenswaarnemingen die Hubble heeft gedaan ter voorbereiding op de wetenschap met de nieuwe Nancy Grace Roman Space Telescope. Zie Hubble als de ijverige stagiair die het voorwerk doet terwijl Roman zich klaarmaakt om binnen te vliegen met zijn veel grotere gezichtsveld. Gravitatielenswerking treedt op wanneer de massa van een object op de voorgrond - zoals een sterrenstelsel - de ruimtetijd vervormt, waardoor licht buigt, vervormt en vergroot terwijl het langs het object reist, vergelijkbaar met een gigantische lens in de ruimte. Dit vereist een precieze toevallige uitlijning tussen de sterrenstelsels op de voorgrond en achtergrond, omdat het universum blijkbaar gevoel voor dramatische timing heeft.

In deze afbeelding toont de gravitatielens een elliptisch sterrenstelsel op de voorgrond op ongeveer 4,5 miljard lichtjaar afstand. Dat betekent dat het licht dat we nu van dit sterrenstelsel zien, voor het eerst naar ons toe begon te reizen toen ons zonnestelsel nog aan het vormen was - dus ongeveer toen de aarde nog een gesmolten hellevaart was en niemand het wiel nog had uitgevonden. Het sterrenstelsel op de achtergrond is ongeveer acht miljard lichtjaar verwijderd, bijna twee keer zo ver. Het verschijnt als een paar bogen: een grote en zeer opvallende linksboven van het voorgrondstelsel, en een veel kleinere, omgekeerde afbeelding van hetzelfde achtergrondstelsel rechtsonder. Deze configuratie wordt een boog-tegenboogpaar genoemd, wat klinkt als een chique gymnastiekoefening maar eigenlijk gewoon zwaartekracht is die zoals gewoonlijk weer eens overpresteert.

Hoe massiever het voorgrondstelsel is, hoe sterker de gravitatielens en hoe significanter het licht wordt afgebogen. Door de vervorming van het achtergrondstelsel te bestuderen, kunnen onderzoekers bepalen hoeveel massa het voorgrondstelsel bevat. Dit speelt een enorme rol in de studie van donkere materie, de mysterieuze, onzichtbare substantie die het grootste deel van de massa in het universum uitmaakt. De zichtbare materie is niet voldoende om de mate van vervorming in het achtergrondstelsel te verklaren, waardoor onderzoekers zowel de massa van het voorgrondstelsel als de hoeveelheid donkere materie erin kunnen berekenen. Met andere woorden, het universum bestaat grotendeels uit iets wat we niet kunnen zien, en we gebruiken een gigantisch kosmisch vergrootglas om erachter te komen hoeveel ervan in elk gegeven sterrenstelsel schuilt. Wetenschap!

Bijna alle objecten in deze afbeelding zijn sterrenstelsels, op een paar verspreide sterren op de voorgrond na. Het balkspiraalstelsel in deze afbeelding - zo genoemd omdat zijn armen zich uitstrekken vanaf een balk van sterren in het centrum - is ongeveer zo groot als ons eigen Melkwegstelsel, waarvan astronomen denken dat het ook een balkspiraal is. De kleine spiraal links van de grote spiraal is mogelijk een satellietstelsel, vergelijkbaar met de Grote en Kleine Magelhaense Wolk die om de Melkweg draaien. Het is net een galactisch gevolg.

Hubble bekijkt de kosmos voornamelijk in zichtbaar en ultraviolet licht met enige infrarooddekking, terwijl Roman voornamelijk infrarode golflengten en wat zichtbaar licht ziet. Hubble kan hoogresolutiebeelden van individuele objecten leveren, terwijl Roman een veel groter gezichtsveld heeft dat geschikt is voor panorama's. Dus Hubble is de portretfotograaf en Roman is de landschapskunstenaar. Samen zullen ze een nog uitgebreider beeld van de kosmos bouwen.

Dit is slechts een van de vele gravitatielensafbeeldingen die Hubble heeft vastgelegd. Astronomen zullen ze gebruiken om gravitationele vervormingen te analyseren om meer te weten te komen over donkere materie in de voorgrondstelsels en om de basis te leggen voor toekomstige Roman-waarnemingen. Hubble kan deze gravitatielenzen slechts één voor één bekijken, terwijl Romans wijde blik op de hemel