Nutzung der Sonne als Gravitationslinse

Zwei Astrophysiker der Stanford University haben eine neue Methode zur Verwendung von Gravitationslinsen vorgeschlagen, die bis zu 1.000-mal genauer wäre als aktuelle Methoden. Die Hoffnung ist, das Konzept zu nutzen, um bessere Fotos von fernen Planeten zu machen.

Während Astronomen mehr als 5.000 Planeten entdeckt haben, die andere Sterne in der Galaxie umkreisen, von denen der erste 1992 entdeckt wurde, kann nach dem Zeitpunkt der Entdeckung nicht mehr viel getan werden. Als Stanford-Nachrichten erklärt, obwohl Wissenschaftler sich des Planeten bewusst sind, bedeuten die Grenzen der aktuellen Beobachtungstechnologie, dass abgesehen von einigen Merkmalen Details zu diesen Entdeckungen ein Rätsel bleiben.

Die Astrophysiker Alexander Madurowicz und Bruce Macintosh haben einen Weg vorgeschlagen, Gravitationslinsen zu nutzen, um bessere Fotos von Exoplaneten aufzunehmen als mit aktuellen Methoden ein Papier veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal am 2. Mai.

Gravitationslinsen sind eine Technik, die sich die Fähigkeit der Schwerkraft zunutze macht, die Raumzeit zu krümmen, und es Wissenschaftlern ermöglicht, große Entfernungen zu sehen. Wie die NASA erklärt, kann extreme Schwerkraft interessante visuelle Effekte erzeugen, die aktuelle Teleskope erkennen können.

Kurz gesagt, der Gravitationslinseneffekt ist ein von Einstien theoretisierter Effekt, bei dem die Schwerkraft den Raum verzerrt und eine Art „Optik“ erzeugt, die Licht auf eine Weise kanalisiert, die Wissenschaftler als einer riesigen Lupe ähnelnd beschreiben. Eine Gravitationslinse kann entstehen, wenn eine große Menge Materie, wie ein großer Galaxienhaufen, ein Gravitationsfeld erzeugt, das das Licht entfernter Galaxien, die sich dahinter, aber in derselben Sichtlinie befinden, verzerrt und vergrößert.

Foto aufgenommen mit Gravitationslinsen. | Bildnachweis: NASA, ESA und J. Lotz und das HFF-Team (STScI)

Bis heute werden die meisten Gravitationslinsenbilder mit massiven Himmelskörpern erzeugt, um die Raumzeit zu krümmen, aber die Stanford-Astrophysiker wollen die Sonne als die große Gravitationskraft nutzen, die es ihnen ermöglichen würde, sich auf Planeten zu konzentrieren, die zu weit entfernt sind, um sie mit ihnen zu sehen andere Methode.

„Wir wollen Bilder von Planeten machen, die andere Sterne umkreisen, die so gut sind wie die Bilder, die wir von Planeten in unserem eigenen Sonnensystem machen können“, sagte Bruce Macintosh, Physikprofessor an der School of Humanities and Sciences in Stanford and stellvertretender Direktor des Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC).

„Mit dieser Technologie hoffen wir, ein Bild von einem 100 Lichtjahre entfernten Planeten zu machen, das die gleiche Wirkung hat wie das Bild der Erde von Apollo 8.“

Gravitationslinse
Wie die Erde aussehen würde, rekonstruiert aus dem Lichtring um die Sonne, projiziert von der solaren Gravitationslinse. | Bildnachweis: Alexander Madurowicz und Stanford University

Die vorgeschlagene Methode würde ein Teleskop oder eine Kamera hinter der Sonne positionieren und ihre Schwerkraft nutzen, um Licht zu beugen und es über große Entfernungen zu fokussieren. Aber da die Sonne die Fokussierlinse wäre, würde sie das Objekt auch stark behindern und nur einen kleinen Teil des Ziels als Halo sichtbar machen, ähnlich wie der Ring, der während einer totalen Sonnenfinsternis von der Erde aus zu sehen ist. Mithilfe eines Algorithmus können die Astrophysiker diesen Ring nehmen und ihn zu einem vollständigen Bild des Planeten extrapolieren.

Gravitationslinse

Der Algorithmus kann das Licht des Rings entzerren und die Krümmung der Gravitationslinse umkehren, wodurch der Ring wieder in einen runden Planeten verwandelt wird. Stanford-Nachrichten erklärt.

Im obigen Bild, das ein scharfes Bild der Erde mit dem vergleicht, was durch diese Gravitationslinsenmethode erzeugt würde, sind wichtige Daten wie die Menge an Landmasse und Wassermasse gut sichtbar. Während das fertige Bild nach den meisten Fotostandards auf der Erde nicht besonders detailliert ist, enthält es wesentlich mehr Informationen, als Astronomen derzeit haben, und stellt einen gewaltigen Sprung in den Möglichkeiten der Datenerfassung dar.

Derzeit ist diese Idee nur theoretisch, da die vorgeschlagene Technik eine fortgeschrittenere Raumfahrt erfordern würde, als derzeit für Menschen verfügbar ist, aber Madurowicz und Macintosh sind der festen Überzeugung, dass das Konzept eine Erforschung wert ist.


Bildnachweis: Alexander Madurowicz und Bruce Macintosh, via „Integral Field Spectroscopy with the Solar Gravitational Lens“

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