Wie Messungen einer seltenen Supernova zur Klärung der Expansionsrate des Universums beitragen könnten

Die Technische Universität München (TUM) und Partnerinstitutionen haben ein außergewöhnliches astrophysikalisches Phänomen beobachtet, das neue Einsichten in die Messung der Expansionsrate des Universums eröffnen könnte. Im Zentrum der Forschung steht eine seltene Supernova, die durch den Gravitationslinseneffekt mehrfach am Himmel erscheint. Dieser Effekt entsteht, wenn das Licht eines fernen Objekts durch die Schwerkraft massereicher Vordergrundgalaxien abgelenkt wird. Durch die unterschiedlichen Lichtwege und damit verbundenen Zeitverzögerungen lassen sich Grundlagenparameter der Kosmologie bestimmen, insbesondere die sogenannte Hubble-Konstante wie schnell sich das Universum ausdehnt.

Die beobachtete Supernova, intern „SN Winny“ genannt, liegt in rund zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung und wurde gleich fünfmal sichtbar – ein ungewöhnlich hohes Vielfaches für derartige Ereignisse. Dieses mehrfach abgebildete Bildmuster resultiert aus der Lichtablenkung durch zwei Vordergrundgalaxien, die wie ein „kosmisches Prisma“ fungieren. Durch die Analyse der Zeitabstände zwischen den Lichtsignalen lassen sich direkte Rückschlüsse auf die Expansionsrate ziehen.

Bisher sind zwei Hauptmethoden zur Bestimmung der Hubble-Konstante etabliert: lokale Entfernungsleiter-Messungen und kosmologische Modellierungen auf Basis der Hintergrundstrahlung des Universums. Beide liefern widersprüchliche Werte, ein Phänomen, das als „Hubble-Spannung“ bekannt ist. Die hier angewandte Technik – die Messung von Gravitationslinsen-Supernovae – ergänzt diese Ansätze um eine unabhängige, alternative Möglichkeit, die Expansionsrate direkt zu bestimmen.

Das Forschungsteam setzt bei der Analyse der Massenverteilung der Linse auf hochaufgelöste Beobachtungen, u. a. mit dem Large Binocular Telescope in Arizona. Die relative Einfachheit der Linsengalaxien und die klare Abbildung der Explosion ermöglichten ein erstes detailliertes Modell der Massenverteilung. Diese Modellierung ist entscheidend dafür, die Zeitverzögerungen korrekt zu interpretieren und daraus kosmologische Schlüsse zu ziehen.

Wirtschaftlicher und wissenschaftlicher Kontext für den Standort Bayern

Solche astrophysikalischen Forschungsleistungen haben auch wirtschaftliche Implikationen, insbesondere für den Innovationsstandort Bayern: Universitäten und Forschungseinrichtungen wie die TUM tragen zur Wissensbasis bei, aus der technologieorientierte Unternehmen und Start-ups profitieren können. Die Präsenz international wahrgenommener Forschung steigert die Attraktivität des Wissenschafts- und Wirtschaftsstandorts München und Bayerns insgesamt und kann in der Folge Kooperationen, Talentgewinnung und technologiegetriebene Gründungen fördern. In bayerischen Wirtschaftsnachrichten spielt die Verbindung zwischen Forschung und Wirtschaftsentwicklung deshalb zunehmend eine Rolle.

Quelle: Zusammenfassung nach Angaben aus der Pressemitteilung unter https://www.presseportal.de/pm/16314/6219698