D13 Gravitationslinseneffekt: Starke Linsenwirkung in Galaxienhaufen

Thema

Das Schlüsselelement dieses Modells ist die starke Gravitationslinsenwirkung. Sie tritt auf, wenn eine Massenkonzentration das Licht eines Hintergrundobjekts ablenkt und so Bögen, Einsteinringe oder Mehrfachabbildungen desselben Objekts erzeugt. Zwei Weltraumteleskope mit einer Winkelauflösung von unter einer Bogensekunde gelten derzeit als Goldstandard für die Auflösung dieser Strukturen: Eines der beiden fotografierte mehrere massereiche Galaxienhaufen detailliert im optischen und infraroten Bereich, um deren Gravitationsbögen zu erfassen; das neuere der beiden übertrifft es im Infrarotbereich und enthüllt Galaxien, die bei noch größeren Rotverschiebungen vergrößert dargestellt werden. Aus den Positionen und Formen dieser Bögen wird mithilfe parametrischer oder nichtparametrischer Verfahren das vollständige zweidimensionale Massenprofil der Linse, einschließlich ihrer eigenen Dunklen Materie, rekonstruiert. Der bemerkenswerteste Aspekt dieser Kombination ist, dass das Universum selbst ein zusätzliches, kostenloses Teleskop bereitstellt: Ein massereicher Galaxienhaufen wirkt wie eine kosmische Lupe und macht Galaxien sichtbar, die sonst unsichtbar blieben. Tatsächlich wurde auf diese Weise die bisher entfernteste bekannte Galaxie entdeckt. Die Kartierung der Vergrößerung an jedem Punkt im Gravitationslinsenfeld erzeugt gleichzeitig eine effektive Tiefenkarte des beobachtbaren Universums und ermöglicht so die systematische Auswahl von Objekten mit der größten Rotverschiebung. Von der starken Gravitationslinsenwirkung, mit der dieses Dokument beginnt, bis hin zur Tiefenkarte, die Teleskope mit Sub-Bogensekunden-Auflösung und die Rekonstruktion von Massenprofilen einschließt, ermöglichen Gravitationslinsen somit, dass ein einzelner massereicher Galaxienhaufen kostenlos als das leistungsstärkste Teleskop fungiert, das die Natur der Astronomie bietet.

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