Dass große Massen die Ausbreitungsrichtung von Lichtstrahlen beeinflussen, hat man erstmals 1919 bei einer totalen Sonnenfinsternis nachgewiesen: Die Sterne, die am Rand unseres verdunkelten Zentralgestirns zu sehen waren, schienen weiter voneinander entfernt als normalerweise am Nachthimmel. Grund: Das von ihnen ausgehende Licht war zur Sonne hin abgelenkt worden. Einstein hatte dieses Phänomen schon 1916 in seiner allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Aus ihr lässt sich unter anderem herleiten, dass die Gravitation die Raumzeit "verbiegt": Wellen breiten sich scheinbar nicht mehr gradlinig aus, sondern werden abgelenkt - fast, als würden sie einer Masseanziehung unterliegen.
Weit entfernte Gravitationslinsen scheinen von der Erde aus nahezu punktförmig. Bei ihnen kann ein merkwürdiger Effekt auftreten: Wenn Objekte hinter ihnen stehen, die Licht- oder Radiowellen aussenden, können diese Wellen auf mehreren Wegen um die Linse herumlaufen. Im Teleskop sieht man dann beispielsweise zwei Bilder ein und desselben Objekts. "Wir durchsuchen den Himmel nach derartigen Doppelstrukturen", erklärt der Leiter der Emmy-Noether-Gruppe Dr. Olaf Wucknitz. "Dabei versuchen wir herauszufinden, ob es sich tatsächlich um zwei Quellen handelt oder um eine einzige - ob also eine Gravitationslinse die Ursache ist."
Halo aus dunkler Materie
Denn derartige "gelinste" Bilder verraten Experten viel über die Linse selbst. "In der Regel handelt es sich dabei um weit entfernte Galaxien mit Hunderten von Milliarden Sternen von der Größe unserer Sonne", erläutert Wucknitz. "Je nach Masseverteilung in dieser Galaxie werden die Bilder von der dahinter liegenden Quelle unterschiedlich verzerrt. Wir erfahren also, wie die Linsen-Galaxie aufgebaut ist, selbst wenn man sie mit Hilfe eines Teleskops direkt gar nicht sehen kann." Dank dieser Methode wissen Astrophysiker heute beispielsweise, dass Galaxien von einem Halo aus dunkler Materie umgeben sind. Auch Planeten lassen sich durch diesen Linseneffekt finden.
Wucknitz beschäftigt sich schon seit seinem Studium in Hamburg mit Gravitationslinsen. Promoviert hat er bei einem der Pioniere auf diesem Gebiet, Professor Dr. Sjur Refsdal. Seine Doktorarbeit schrieb er unter anderem beim namhaften Jodrell Bank-Radioteleskop in Manchester. Auch danach blieb er der Radioastronomie treu - zuletzt durch seine Mitarbeit im europäischen Forschungsnetzwerk "ANGLES".
Den roten Faden seiner wissenschaftlichen Tätigkeit bilden aber die Gravitationslinsen. Diese möchte er nun unter anderem mit Hilfe des neuen Radioteleskops LOFAR erforschen. Das Akronym steht für Low Frequency Array, einen Zusammenschluss neuartiger Teleskope, die für niedrigfrequente Radiowellen empfindlich sind. Initiiert wurde das Projekt durch die Niederlande, wo auch die meisten der fußballplatzgroßen Antennenfelder stehen werden. "Aber auch in Deutschland werden LOFAR-Teleskope errichtet - beispielsweise neben dem Observatorium des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Effelsberg", sagt Wucknitz. "Wenn man diese Antennenfelder zusammen schaltet, kann man den Himmel systematisch und mit großer Auflösung nach gelinsten Radioquellen durchmustern."
Letztlich könnten seine Forschungsergebnisse auch etwas über die Jugendjahre unserer eigenen Galaxie verraten, der Milchstraße. Denn ein Blick in die Tiefen des Alls ist immer auch ein Blick in die Vergangenheit: Viele Milliarden Jahre sind Radiowellen von den Rändern des Universums unterwegs, bis wir sie auf der Erde auffangen. Entsprechend "veraltet" sind die Informationen, die sie liefern. "Wir erkennen so, wie die Linsen-Galaxien vor langer Zeit aussahen", betont Wucknitz. "Je näher die Linse, desto aktueller das Bild, was wir uns von ihr machen. Wir können so erkennen, wie Galaxien altern - und wie sie sich dabei verändern."
Kontakt:
Dr. Olaf Wucknitz
Argelander-Institut für Astronomie der
Universität Bonn
Telefon: 0228/73-1772
E-Mail: wucknitz@astro.uni-bonn.de
http://www.astro.uni-bonn.de/~wucknitz
Bilder zu dieser Pressemitteilung:
Zum Download einer Bilddatei in Originalauflösung bitte auf die Miniaturansicht klicken. Der Abdruck im Zusammenhang mit der Presseinformation ist kostenlos, dabei ist der angegebene Bildautor zu nennen.
Neben dem Effelsberg-Observatorium entsteht im Moment ein Antennenfeld für das LOFAR-Projekt. (c) Dr. Olaf Wucknitz / Uni Bonn
Die von dieser Radioquelle ausgehenden Wellen wurden an einer Gravitationslinse so "verbogen", dass auf der Erde ein Doppelbild empfangen wird. (c) Dr. Olaf Wucknitz / Uni Bonn
Hier das rekonstruierte ursprüngliche Bild ohne den Linseneffekt. (c) Dr. Olaf Wucknitz / Uni Bonn
Dr. Olaf Wucknitz demonstriert mit einer optischen Linse die Wirkung des Gravitationslinseneffekts. (c) Frank Luerweg / Uni Bonn
Wucknitz neben einem Modell des Effelsberg-Observatoriums. (c) Frank Luerweg / Uni Bonn
