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Schwerkraft und gutes Timing halfen dem Hubble, einen Stern aus dem frühen Universum zu erkennen

2021

Wenn Sie in die Tiefen des Universums zurückblicken, können selbst riesige Objekte wie Planeten, Sterne und Galaxien klein erscheinen. Vergrößerung kann helfen, aber wo finden Sie eine Lupe, die groß genug ist, um Sterne in Milliarden von Lichtjahren Entfernung zu erkennen?

Antwort: Das tust du nicht. Sie müssen weit über die Erde hinausschauen, um eine visuelle Hilfe zu erhalten, mit der Sie diese fernen Wunder entdecken können. Gravitationslinsen treten auf, wenn die Schwerkraft um ein besonders massereiches Objekt (z. B. eine Galaxie) das vorbeiziehende Licht tatsächlich verbiegt. Diese Änderung kann schwächere Lichtquellen vergrößern und sie auf ihrem Weg zur Erde sichtbarer machen. Es hat uns geholfen, entfernte Supernovae abzubilden und Einblicke in die Dunkle Materie zu gewinnen.

In zwei neuen Artikeln, die diese Woche in Nature Astronomy veröffentlicht wurden, haben Forscher mithilfe von Gravitationslinsen tief in die Vergangenheit geschaut - mit einer fantastisch hohen Auflösung.

In der ersten Studie entdeckten die Forscher ein funkelndes Licht, das plötzlich aufleuchtete, als sie versuchten, eine entfernte Supernova im selben Teil des Himmels zu untersuchen. Sie sahen genauer hin und stellten fest, dass die plötzliche Erleuchtung wahrscheinlich durch die Gravitationslinse eines Sterns verursacht wurde, der nur 4, 4 Milliarden Jahre nach dem Urknall existierte. Das ist eine extrem lange Zeit her und aufgrund der enormen Entfernung war der Stern selbst bemerkenswert schwach.

"Sie können einzelne Galaxien dort draußen sehen, aber dieser Stern ist mindestens 100 Mal weiter entfernt als der nächste einzelne Stern, den wir untersuchen können, abgesehen von den Supernova-Explosionen, die der Astronom und Hauptautor Patrick Kelly in einer Erklärung sagte.

Der blaue Riesenstern ist etwa doppelt so heiß wie die Sonne und war nur sichtbar, weil alle Sterne ausgerichtet waren. Nicht wirklich. Das Licht dieses Sterns wurde bereits durch eine Clustergalaxie, die sich zwischen dem Stern und dem Hubble-Teleskop befand, etwa 600-fach vergrößert. Aber als ein Stern von der Größe unserer Sonne in dieser Galaxie zwischen dem Objekt und Hubble vorbeizog, schoss die Vergrößerung in die Höhe. Es erschien jetzt 2000-mal heller als normalerweise, ein Phänomen, das als Mikrolinsen bezeichnet wird. Die Astronomen nannten den frühen Stern Ikarus.

In der zweiten Veröffentlichung in Nature Astronomy beobachteten die Forscher zwei Lichtblitze, die von einer ähnlich großen Galaxie abgelenkt wurden. Sie waren hell und kurz, passten aber nicht wirklich zum Profil einer Supernova. Diese waren beide schneller und schwächer als das. Aber sie waren auch viel heller als die wiederkehrenden Explosionen einer Nova. Der Astronom Steven Rodney und seine Co-Autoren schlagen einige Erklärungen für das ungewöhnliche Ereignis vor. Es könnten wiederkehrende Explosionen eines größeren Sterns oder nur eine wirklich helle Nova sein, aber es könnten auch zwei verschiedene Mikrolinsenereignisse desselben Sternsystems sein, ähnlich dem von Kelly wahrgenommenen Ereignis.

In jedem Fall ist die Astronomie von der vergrößerten Ansicht der entfernten Punkte im Universum begeistert. In einer begleitenden Perspektive schreibt die Astronomin Rosanne Di Stefano:

... die Entdeckungen veranschaulichen, dass optische Vermessungen, die auf Variabilität in Linsengalaxien aufmerksam machen, das Potenzial haben, Prozesse zu untersuchen, die zu frühen Zeiten in der Geschichte des Universums stattgefunden haben. Neben dem Vergleich der Variabilität bekannter Objekttypen mit der Variabilität der Gegenwart besteht die aufregende Aussicht, neue Arten von Ereignissen zu entdecken, insbesondere solche, die heute selten sind, aber in frühen und aktiveren Epochen der Galaxienmontage und wahrscheinlich häufiger aufgetreten sind Zusammenschluss. Beispiele hierfür sind Sternkollisionen, Planetenkollisionen mit kompakten Objekten, akkretionsbedingter Kollaps und Zusammenschlüsse kompakter Objekte, einschließlich schwarzer Löcher

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Di Stefano

Wenn wir uns dem oft verspäteten Start des James Webb-Weltraumteleskops und dem ersten Licht bodengestützter Himmelsvermessungen nähern, wie sie beim Large Synoptic Survey Telescope stattfinden, wird unser Blick auf den Himmel breiter. Aber wir werden immer noch diese Gravitationsunterstützung benötigen, um einige dieser aufregenden Ereignisse des frühen Universums zu sehen, und die Forscher werden sich mit Gravitationslinsen beschäftigen, um diese entfernten Teile des Kosmos näher an unser gebrechliches, expandierendes Sehen heranzuführen.

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