De James Webb-ruimtetelescoop heeft een verbluffend beeld vastgelegd van MACS J1149.5+2223 (MACS J1149), een cluster van sterrenstelsels op 5 miljard lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Leeuw. Deze nieuwe gegevens tonen niet alleen sterrenstelsels; het laat zien hoe hun enorme zwaartekracht het licht van objecten achter hen buigt en vervormt, een fenomeen dat zwaartekrachtlensing wordt genoemd.
Wat is zwaartekrachtlensing?
Enorme objecten, zoals clusters van sterrenstelsels, vervormen de ruimtetijd. Licht van verre sterrenstelsels die door deze kromgetrokken ruimte reizen, buigt rond de cluster in plaats van in een rechte lijn te bewegen. Deze buiging vergroot en vervormt de achtergrondstelsels, waardoor uitgerekte bogen en bizarre vormen ontstaan.
Het effect is vergelijkbaar met het kijken door een kromgetrokken glazen lens: objecten zien er langwerpig, gedupliceerd of anderszins gewijzigd uit. Dit is geen optische illusie, maar een fundamenteel gevolg van Einsteins algemene relativiteitstheorie.
Belangrijkste observaties in de MACS J1149-afbeelding
Het beeld van Webb onthult verschillende opvallende voorbeelden van zwaartekrachtlenzen:
- Vervormde spiralen: Eén sterrenstelsel nabij de kern van de cluster lijkt uitgerekt in een roze, kwalachtige vorm.
- Meerdere afbeeldingen: Hetzelfde verre object kan op meerdere plaatsen verschijnen als gevolg van licht dat rond verschillende delen van de cluster buigt. Dit is zelfs waargenomen bij een enkele supernova, die vier keer in hetzelfde gezichtsveld verscheen.
- Vergrote achtergronden: Het lenseffect creëert effectief een natuurlijke telescoop, waardoor astronomen sterrenstelsels kunnen bestuderen die anders te zwak zouden zijn om waar te nemen.
Waarom dit ertoe doet: het vroege heelal bestuderen
Deze waarnemingen zijn gedaan als onderdeel van de Canadese NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS), een programma dat Webb gebruikt om de evolutie van sterrenstelsels in het vroege heelal te bestuderen.
De gegevens zullen wetenschappers helpen:
- Begrijp hoe sterren ontstaan in dichte clusteromgevingen.
- Breng de verdeling van massa binnen clusters van sterrenstelsels in kaart.
- Bestudeer het tijdperk van reïonisatie – een periode waarin de eerste sterren en sterrenstelsels het heelal verlichtten na de oerknal.
“De verpletterende zwaartekracht van deze cluster doet meer dan alleen alle sterrenstelsels bij elkaar houden; het verbuigt de ruimtetijd zelf, waardoor we een uniek venster krijgen op het verre verleden.”
Door te analyseren hoe licht wordt vervormd, kunnen astronomen de massaverdeling binnen de cluster afleiden en zelfs de omstandigheden in het vroege heelal onderzoeken. Dit maakt zwaartekrachtlenzen niet alleen een prachtig fenomeen, maar ook een krachtig hulpmiddel voor kosmologisch onderzoek.
Het vermogen van de Webb-telescoop om deze subtiele vervormingen te detecteren opent nieuwe wegen voor het begrijpen van de evolutie van sterrenstelsels en de grootschalige structuur van de kosmos.
