Kosmische Fata Morgana

Gravitationslinsen als Werkzeug der Astrophysik

Olaf Wucknitz

Sternwarte Hoher List

19. Mai 2010

Gravitationslinsen

• Geschichte und Theorie

Worum geht es?

• Beispiele von Gravitationslinsen

Wie sieht das aus?

• Astronomische Anwendungen

Was soll das?

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Luftspiegelungen

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Gravitationslinsen: Geschichte

• 1704

Isaac Newton: Do not bodies act upon light at a distance, and

by their action bend it’s rays; and is not this strongest at the

least distance?

• ca. 1784

Henry Cavendish: Erste Berechnungen zur Lichtablenkung im

Gravitationsfeld

• 1801

Johann Soldner: Uber die Ablenkung eines Lichstrahls von seiner

geradlinigen Bewegung durch die Attraktion eines Weltkorpers,

an welchem er nahe vorbeigeht

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Das Teilchenbild

sehr schnellschnellerlangsam

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Lichtablenkung

α

Soldner 1801

(Newton)

α = 2Gc2

Mr −→

Einstein 1915

(Relativitatstheorie)

α = 4Gc2

Mr

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Lichtablenkung am Sonnenrand

• Hintergrundsterne

nahe Sonnenrand

• Vergleich mit Positi-

on ohne Sonne

• Sonnenfinsternis

notig!

• Ablenkwinkel 0.′′87 oder 1.′′74

• 1′′ = 1◦/3600, Sonnendurchmesser /1800, 1 Euro aus 5 km

• Sonnenfinsternis 1919: Einsteins Wert stimmt!

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Doppelbilder

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Der Doppelquasar Q0957+561

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Einstein-Ringe

• Symmetrie:

keine Einzelbilder

sondern Ring

• Chwolson (1924)

• Einstein (1936)

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Vierfachbilder, Einstein-Kreuz

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Gravitationslinsen als Werkzeug

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‘Time-Delays’

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• Entfernungen schwer messbar

• Lichtlaufzeiten der Bilder unterschiedlich

• Maßstab aus Lichtlaufzeitunterschied

Entfernungsbestimmung! (Refsdal 1964)

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Sjur Refsdal

1935 – 2009

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B0218+357: gelinste Version

[ Wucknitz et al. (2004) ]

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B0218+357: ungelinste Version

[ Wucknitz et al. (2004) ]

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Microlensing beim Einsteinkreuz

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

19

18.5

18

17.5

17

16.5

A

B

C

D

1997 2006

Hel. J.D. - 2450000

V (

mag)

[ Udalski et al. (2007) ]

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Extragalaktisches Microlensing

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Galaktisches Microlensing

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Entdeckung eines Planeten von 5.5 Erdmassen

Beaulieu et al. (2006)

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“Kunstlerische Darstellung”

ESO Pressemitteilung 03/06

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Galaxienhaufen als Linsen

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Bestimmung der Massenverteilung im Galaxienhaufen

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Der schwache Linseneffekt

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Dunkle Materie: Bullet Cluster

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Wasser im fruhen Universum

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Schlusswort

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Contents

1 Gravitationslinsen2 Luftspiegelungen5 Gravitationslinsen: Geschichte6 Das Teilchenbild7 Lichtablenkung8 Lichtablenkung am Sonnenrand9 Doppelbilder

10 Der Doppelquasar Q0957+56111 Einstein-Ringe14 Vierfachbilder, Einstein-Kreuz16 Gravitationslinsen als Werkzeug17 Time-Delays18 Sjur Refsdal19 B0218+357: gelinste Version20 B0218+357: ungelinste Version21 Microlensing beim Einsteinkreuz22 Extragalaktisches Microlensing

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23 Galaktisches Microlensing24 Entdeckung eines Planeten von 5.5 Erdmassen25 Kuenstlerische Darstellung26 Galaxienhaufen als Linsen29 Der schwache Linseneffekt30 Dunkle Materie: Bullet Cluster31 Wasser im fruehen Universum32 Schlusswort34 Contents

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