Herschel Ruimtetelescoop wijst de weg naar een spectaculaire zwaartekrachtslens

Een internationaal team van sterrenkundigen, onder wie de Groningse hoogleraren Peter Barthel en Leon Koopmans, rapporteert de ontdekking van een uniek geval van een kosmische zwaartekrachtslens. Waarnemingen met diverse telescopen op aarde en in de ruimte laten zien dat een heel ver weg gelegen sterrenstelsel als een lens in de ruimte de straling van een nog veel verder weg gelegen mysterieus donker object zodanig afbuigt en versterkt dat dat object zichtbaar wordt.

Dankzij de lensvergroting wordt het uiterst lichtzwakke achtergrondobject als een ring rondom het lenzende object zichtbaar. Op bijgaande afbeelding - gemaakt met een van de twee 10-m diameter Keck-telescopen op Hawaï - is de ring goed te zien.

Wat begon als een simpele meting met de Herschel Ruimtetelescoop van een verzameling radiosterrenstelsels, groeide uit tot een project waarin cruciale extra waarnemingen het unieke geval van deze kosmische lens lieten zien. Barthel: "We werkten oorspronkelijk met een team van vijf astronomen aan het Herschel-project. Dankzij de bijdragen van het team van Koopmans kwamen we snel aan nieuwe waarnemingen, die bevestigden dat we een bijzondere zwaartekrachtslens te pakken hadden: een fraai voorbeeld van teamwork!"

Als lens fungeert een zeer zwaar sterrenstelsel waarin een actief zwart gat huist dat voor sterke radiostraling verantwoordelijk is. Het achtergrondobject blijkt heel donker maar ongewoon helder in het ver-infrarood te zijn. Dat laatste maakte dat Herschel het object, - of liever: de objecten - samen detecteerde. De astronomen vermoedden dat er iets bijzonders aan de hand was doordat er te veel infraroodlicht uit het radiosterrenstelsel leek te komen. Aanvullende waarnemingen met optische en radiotelescopen lieten vervolgens ondubbelzinnig zien dat er sprake is van het zwaartekrachtslenseffect.

Het verschijnsel zwaartekrachtslens kennen astronomen sinds 1979, al werd het afbuigende effect van achtergrondsterren door onze zon al in 1919 waargenomen. Berekeningen van Einstein voorspelden het bestaan van deze kosmische lenzen al in 1912. Zwaartekrachtslenzen maken het mogelijk de eigenschappen van de extreem verre lens en het verder gelegen gelensde object - een sterrenstelsel-in-wording - te bestuderen, en daarmee iets over de vroege geschiedenis van het heelal te weten te komen.

Koopmans voegt daaraan toe: "De modellen die mijn collega's en ik gedurende de afgelopen jaren ontwikkelden laten het bijzondere karakter van deze kosmische lens in detail zien: het lenzende sterrenstelsel moet een hoge massa hebben maar het aandeel van de mysterieuze donkere materie daarin is onverwacht klein."

Artikel:
'A radio galaxy gravitationally lensing a submillimetre galaxy' van een internationale groep van twintig* astronomen onder wie Peter Barthel en Leon Koopmans van het Kapteyn Instituut van de Rijksuniversiteit Groningen is geaccepteerd voor publicatie in het Amerikaanse tijdschrift The Astrophysical Journal.

* M.Haas, C.Leipski, P.Barthel, B.J.Wilkes, S.Vegetti. R.S.Bussmann,  S.P.Willner, C.Westhues, M.L.N.Ashby, R.Chini, D.L.Clements,  C.D.Fassnacht, A.Horesh, U.Klaas, L.V.E.Koopmans, J.Kuraszkiewicz,  D.J.Lagattuta, K.Meisenheimer, D.Stern, D.Wylezalek