Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat eine bemerkenswerte Entdeckung gemacht: den ersten sogenannten „Einstein-Zickzack“. Dieses Phänomen zeigt das Bild eines einzelnen Quasars, das sechsmal in einer einzigen Aufnahme erscheint. Möglich wird dies durch einen Effekt, den Albert Einstein 1915 in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt hat: die Gravitationslinse.
Das System, bekannt als J1721+8842, besteht aus einem Quasar – einem extrem leuchtkräftigen galaktischen Kern –, dessen Licht durch die Gravitationsfelder zweier präzise ausgerichteter Galaxien auf dem Weg zur Erde abgelenkt wird. Diese seltene Konstellation führt dazu, dass das Licht des Quasars in sechs separate Bilder aufgespalten wird, die in einer zickzackförmigen Anordnung erscheinen.
Gravitationslinsen entstehen, wenn massereiche Objekte wie Galaxien das Raum-Zeit-Gefüge krümmen und dadurch das Licht von dahinterliegenden Objekten ablenken. Je nach Ausrichtung und Masse der beteiligten Objekte können dabei verschiedene Muster entstehen, wie beispielsweise Einstein-Ringe oder -Kreuze. Der nun entdeckte Einstein-Zickzack ist jedoch einzigartig, da er durch die kombinierte Wirkung zweier Galaxien entsteht, die das Licht des Quasars auf komplexe Weise verzerren.
Diese Entdeckung bietet Wissenschaftlern eine wertvolle Gelegenheit, einige der größten Rätsel der Kosmologie zu untersuchen. Insbesondere ermöglicht sie präzisere Messungen der Hubble-Konstanten, die die Expansionsrate des Universums beschreibt, sowie ein besseres Verständnis der Dunklen Energie, die für die beschleunigte Expansion verantwortlich gemacht wird. Die einzigartige Linsenkonfiguration von J1721+8842 erlaubt es, beide Parameter gleichzeitig zu bestimmen, was mit herkömmlichen Gravitationslinsen nicht möglich ist.
Die Analyse der Lichtkurven der sechs Quasar-Bilder über einen Zeitraum von zwei Jahren zeigte Zeitverzögerungen zwischen den einzelnen Bildern. Dies weist darauf hin, dass das Licht unterschiedliche Wege um die beiden massereichen Galaxien genommen hat, bevor es die Erde erreichte. Diese Beobachtungen bestätigen die theoretischen Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie und eröffnen neue Möglichkeiten, die Verteilung von Masse und Dunkler Materie im Universum zu kartieren.
Insgesamt demonstriert die Entdeckung des Einstein-Zickzacks die beeindruckenden Fähigkeiten des James-Webb-Weltraumteleskops, komplexe kosmologische Phänomene zu beobachten und unser Verständnis des Universums zu vertiefen. Zukünftige Forschungen an diesem und ähnlichen Systemen könnten entscheidende Einblicke in die fundamentalen Kräfte und Strukturen des Kosmos liefern.
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