Quadruple Take: Enthüllung der Geheimnisse der dunklen Materie mit mehrfach abgebildeten gravitationslinsenden Supernovae.

Here is the translation in Deutsche:

Heranzoomen an die Supernova Zwicky: Ausgehend von einem kleinen Teil der Palomar ZTF-Kamera, einem von 64 "Quadranten", von denen jeder Zehntausende von Sternen und Galaxien enthält, führt uns das Heranzoomen zu detaillierten Erkundungen, die mit den größeren und schärferen Teleskopen VLT und Keck in Chile bzw. Hawai'i durchgeführt wurden. Auf den am besten aufgelösten Keck-Bildern sind die vier nahezu identischen "Kopien" der Supernova Zwicky zu sehen. Die mehrfachen Bilder entstehen aufgrund der Verzerrung des Raums durch eine Vordergrundgalaxie, die auch in der Mitte und ungefähr auf halbem Weg zwischen dem Ort der Supernovaexplosion und der Erde zu sehen ist. Bildnachweis: J. Johansson

Physiker und Astronomen haben eine mehrfach abgebildete linsenförmige Typ-Ia-Supernova mit dem Namen "SN Zwicky" entdeckt, die eine beispiellose Untersuchung von Galaxieneigenschaften, gravitativen Linseneffekten, Dunkler Materie und der Expansion des Universums ermöglicht.

Ein Team von Physikern und Astronomen unter Leitung von Forschern des Oskar-Klein-Zentrums der Universität Stockholm hat einen interessanten Durchbruch bei unserer Fähigkeit erzielt, die Art und Weise zu erforschen, wie Galaxien den umgebenden Raum verzerren, mit der Entdeckung einer mehrfach abgebildeten linsenförmigen Typ-Ia-Supernova namens "SN Zwicky". Die Ergebnisse wurden in Nature Astronomy veröffentlicht.

Das Team um Ariel Goobar vom Oskar-Klein-Zentrum der Universität Stockholm entdeckte eine ungewöhnliche Typ-Ia-Supernova namens SN Zwicky. Typ-Ia-Supernovae spielen eine entscheidende Rolle bei der Messung kosmischer Entfernungen. Sie wurden für die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums verwendet, die zum Nobelpreis für Physik 2011 führte. Die neu entdeckte Supernova zeichnet sich durch ihre außergewöhnliche Helligkeit und Konfiguration mehrerer Bilder aus, ein seltenes Phänomen, das von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wurde.

Unter außergewöhnlichen Umständen wirken große astronomische Körper wie kosmische Vergrößerungsgläser. Diese Vergrößerungsgläser erzeugen auch mehrere Lichtpfade, die an verschiedenen Positionen am Himmel sichtbar sind. Bildnachweis: Nikki Arendse

Wenige Wochen nach der Entdeckung der Supernova am Zwicky Transient Facility des Palomar-Observatoriums beobachtete das Team SN Zwicky mit den adaptiven Optikinstrumenten des W. M. Keck Observatory auf dem Maunakea in Hawaiʻi und den Very Large Telescopes in Chile. Die Beobachtungen des Keck-Observatoriums lösten die mehrfachen Bilder auf und bestätigten die Hypothese der starken Linsenwirkung hinter der ungewöhnlichen Supernovahelligkeit. Die vier Bilder von SN Zwicky wurden auch mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA beobachtet.

Der mehrfach abgebildete Linseneffekt, der bei SN Zwicky beobachtet wird, ist das Ergebnis des durch eine Vordergrundgalaxie verursachten gravitativen Feldes, das als Gravitationslinse wirkt. Unter außergewöhnlichen Umständen wirken große astronomische Körper wie kosmische Vergrößerungsgläser. Diese Vergrößerungsgläser erzeugen auch mehrere Lichtpfade, die an verschiedenen Positionen am Himmel sichtbar sind. Das Beobachten der mehrfachen Bilder enthüllt nicht nur Details über die stark linsende Supernova, sondern bietet auch eine einzigartige Möglichkeit, die Eigenschaften der Vordergrundgalaxie zu erforschen, die die Ablenkung des Lichts verursacht. Dies könnte Astronomen mehr über die inneren Kerne von Galaxien und Dunkle Materie lehren. Gelinschte Supernovae sind auch sehr vielversprechende Werkzeuge, um Modelle zur Beschreibung der Expansion des Universums zu verfeinern.

Gegenstände mit großer Masse wie Galaxien oder Galaxienhaufen verzerren den sie umgebenden Raum so, dass sie mehrere Bilder von Hintergrundobjekten erzeugen können. Dieser Effekt wird als starker Gravitationslinseneffekt bezeichnet. Bildnachweis: ESA/Hubble, NASA

Während Wissenschaftler weiterhin die Komplexitäten des Universums enträtseln, eröffnet die Entdeckung der mehrfach abgebildeten Lensing von SN Zwicky neue Möglichkeiten zur Erforschung von gravitativen Linseneffekten und deren Auswirkungen auf die Kosmologie. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Entschlüsselung der Geheimnisse der Dunklen Materie, der Dunklen Energie und des ultimativen Schicksals unseres Kosmos. "Die extreme Vergrößerung von SN Zwicky gibt uns eine beispiellose Chance, die Eigenschaften von entfernten Typ-Ia-Supernovaexplosionen zu untersuchen, die wir benötigen, wenn wir sie zur Erforschung der Natur der Dunklen Energie verwenden", sagt Joel Johansson, Postdoktorand an der Universität Stockholm und Mitautor der Studie.

Zooming in to supernova Zwicky: starting from a small portion of the Palomar ZTF camera, one out of 64 “quadrants”, each one containing tens of thousands of stars and galaxies, the zoom in takes us to detailed explorations carried out with the larger and sharper VLT and Keck telescopes in Chile and Hawai’i respectively. On the best resolved Keck images, the four nearly identical “copies” of supernova Zwicky can be seen. The multiple images arise due to the warping of space caused by a foreground galaxy, also seen in the center and approximately half-way between the site of the supernova explosion and Earth.” Credit: J. Johanssonif(typeof ez_ad_units!='undefined'){ez_ad_units.push([[300,250],'scitechdaily_com-box-4','ezslot_8',608,'0','0'])};__ez_fad_position('div-gpt-ad-scitechdaily_com-box-4-0');

Professor Ariel Goobar, the project’s principal investigator and the director of the Oskar Klein Centre at Stockholm University, expressed his enthusiasm for this significant finding: “The discovery of SN Zwicky not only showcases the remarkable capabilities of modern astronomical instruments but also represents a significant step forward in our quest to understand the fundamental forces shaping our universe.”

The team at the Oskar Klein Centre, Department of Physics, Stockholm University leading the discovery of SN Zwicky: from the left Edvard Mörtsell, Steve Schulze, Joel Johansson, Ana Sagués Carracedo, Ariel Goobar and Nikki Arendse. Credit: The Oskar Klein Centre

The team’s findings have been published in Nature Astronomy, in a paper titled “Uncovering a population of gravitational lens galaxies with magnified standard candle SN Zwicky”. The publication provides a comprehensive analysis of SN Zwicky, including imaging and spectroscopic data collected from telescopes around the world.

For more on this research, see Supernova Explosion Revealed by Rare “Cosmic Magnifying Glasses.”

Reference: “Uncovering a population of gravitational lens galaxies with magnified standard candle SN Zwicky” by Ariel Goobar, Joel Johansson, Steve Schulze, Nikki Arendse, Ana Sagués Carracedo, Suhail Dhawan, Edvard Mörtsell, Christoffer Fremling, Lin Yan, Daniel Perley, Jesper Sollerman, Rémy Joseph, K-Ryan Hinds, William Meynardie, Igor Andreoni, Eric Bellm, Josh Bloom, Thomas E. Collett, Andrew Drake, Matthew Graham, Mansi Kasliwal, Shri R. Kulkarni, Cameron Lemon, Adam A. Miller, James D. Neill, Jakob Nordin, Justin Pierel, Johan Richard, Reed Riddle, Mickael Rigault, Ben Rusholme, Yashvi Sharma, Robert Stein, Gabrielle Stewart, Alice Townsend, Yozsef Vinko, J. Craig Wheeler and Avery Wold, 12 June 2023, Nature Astronomy.DOI: 10.1038/s41550-023-01981-3

Institutions including the California Institute of Technology – the leading institution behind the Bright Transient Survey where SN Zwicky was found, University of Cambridge, Liverpool John Moores University, University of Maryland, NASA Goddard Space Flight Center, University of Washington, University of California, Berkeley, University of Portsmouth, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Northwestern University, Humboldt-Universitat zu Berlin, Space Telescope Science Institute, Université de Lyon, CNRS-IN2P3 in France, University of Texas at Austin, and Konkoly Observatory have also contributed to this groundbreaking research.

Researchers at Stockholm University involved in the work are Edvard Mörtsell, Steve Schulze, Joel Johansson, Ana Sagués Carracedo, Ariel Goobar, Nikki Arendse and Remy Joseph from the Department of Physics and Jesper Sollerman from the Department of Astronomy.