Gravitationslinsen sind ein leistungsstarkes Werkzeug für Astronomen, mit dem sie entfernte Galaxien weitaus detaillierter erforschen können, als dies sonst zulässig wäre. Ohne diese Technik sind Galaxien am Rand des sichtbaren Universums kaum mehr als winzige Lichtflecken. Wenn sie jedoch Dutzende Male durch Vordergrundcluster vergrößert werden, können Astronomen die inneren Struktureigenschaften direkter untersuchen.
Kürzlich entdeckten Astronomen an der Universität Heidelberg eine Galaxie mit Gravitationslinsen, die zu den am weitesten entfernten gehört, die jemals gesehen wurden. Obwohl es einige gibt, die diese in der Ferne schlagen, ist diese bemerkenswert, weil sie eine seltene Vierfachlinse ist.
Die Bilder für diese bemerkenswerte Entdeckung wurden im August und Oktober dieses Jahres mit dem Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen, wobei insgesamt 16 verschiedenfarbige Filter sowie zusätzliche Daten aus dem verwendet wurden Spitzer Infrarot-Teleskop. Der Vordergrundcluster MACS J0329.6-0211 ist etwa 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernt. Im obigen Bild wurde die Hintergrundgalaxie in vier Bilder aufgeteilt, die durch die roten Ovale gekennzeichnet und als 1.1 - 1.4 markiert sind. Sie sind oben rechts vergrößert.
Unter der Annahme, dass sich die Masse des Vordergrundclusters um die sichtbaren Galaxien konzentriert, versuchte das Team, die Auswirkungen des Clusters auf die entfernte Galaxie umzukehren, wodurch die Verzerrungen umgekehrt würden. Das wiederhergestellte Bild, das ebenfalls um die Rotverschiebung korrigiert wurde, wird im unteren Feld in der oberen rechten Ecke angezeigt.
Nach Korrektur dieser Verzerrungen schätzte das Team, dass die Gesamtmasse der fernen Galaxie nur ein paar Milliarden Mal so groß ist wie die Masse der Sonne. Im Vergleich dazu hat die Große Magellansche Wolke, ein Zwergsatellit unserer eigenen Galaxie, ungefähr zehn Milliarden Sonnenmassen. Die Gesamtgröße der Galaxie wurde ebenfalls als klein bestimmt. Diese Schlussfolgerungen passen gut zu den Erwartungen an Galaxien im frühen Universum, die vorhersagen, dass die großen Galaxien im heutigen Universum aus der Kombination vieler kleinerer Galaxien wie dieser in der fernen Vergangenheit aufgebaut wurden.
Die Galaxie entspricht auch den Erwartungen hinsichtlich der Menge schwerer Elemente, die deutlich geringer ist als bei Sternen wie der Sonne. Dieser Mangel an schweren Elementen bedeutet, dass Staubkörner wenig im Weg sein sollten. Solcher Staub neigt dazu, ein starker Block kürzerer Lichtwellenlängen wie Ultraviolett und Blau zu sein. Seine Abwesenheit verleiht der Galaxie ihren blauen Farbton.
Die Sternentstehung ist auch in der Galaxie hoch. Die Rate, mit der sie vorhersagen, dass neue Sterne geboren werden, ist etwas höher als in anderen Galaxien, die in der gleichen Entfernung entdeckt wurden. Das Vorhandensein hellerer Klumpen im wiederhergestellten Bild lässt jedoch darauf schließen, dass die Galaxie möglicherweise Wechselwirkungen eingeht, die zur Bildung neuer Sterne führen.
