Astronomen hebben bij toeval een bijzondere kosmische ‘samenstand’ ontdekt: twee sterrenstelsels die miljarden lichtjaren van elkaar verwijderd zijn, maar vanaf de aarde gezien precies op één lijn liggen. Daardoor werken ze als een samengestelde lens die het licht van een quasar achter hen uitvergroot – een verschijnsel dat het zwaartekrachtlenseffect wordt genoemd. Het bijzondere aan deze specifieke zwaartekrachtlens is dat een deel van het quasarlicht een zigzagpad om de beide sterrenstelsels volgt. Volgens zijn ontdekkers zal deze eerste dubbele lens het mogelijk maken om nauwkeurige metingen te doen van de uitdijingssnelheid van het heelal: de zogeheten Hubble-constante (arXiv). Er zijn al ongeveer duizend gevallen bekend waarbij, zoals voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie, de sterke zwaartekracht van een groot object, zoals een sterrenstelsel of een cluster van sterrenstelsels, licht afbuigt dat afkomstig is van een heldere bron daarachter. Clusters van sterrenstelsels zijn onvolmaakte lenzen die vervormde beelden produceren. Maar elliptische sterrenstelsels zijn min of meer symmetrisch en werken daardoor als eenvoudige lenzen die een verre heldere bron kunnen omzetten in een boog van licht (een ‘Einstein-ring’) of een viertal afzonderlijke beelden (een ‘Einstein-kruis’). Dat laatste is wat onderzoekers in 2017 dachten te hebben ontdekt in het geval van J1721+8842, een elliptisch sterrenstelsel dat het licht van een achtergrondquasar viervoudig afbeeldt. Zulke gevallen zijn nuttig omdat de helderheid van een quasar in de loop van de tijd varieert. En omdat het licht dat elk beeld produceert een ander pad volgt om het stelsel dat als lens fungeert, geeft de veranderlijke helderheid van het beeld informatie over de vertraging van de verschillende omwegen die het licht heeft gevolgd. Aan de hand van deze omwegen en vertragingen kunnen astronomen berekenen hoe snel het heelal uitdijt. Om variaties in de vier quasarbeelden waar te nemen, hebben Frédéric Dux van de Technische Universiteit van Lausanne (Zwitserland) en zijn collega’s J1721+8842 twee jaar lang waargenomen met de Nordic Optical Telescope. In hun opnamen verschenen twee zwakkere beelden, waarvan ze aanvankelijk aannamen dat dit ‘gelensde’ duplicaten waren van een tweede quasar die dicht naast de eerste stond. Ook dachten ze dat een roodachtige Einstein-ring die eveneens op de beelden te zien was, een vervormd beeld van het moederstelsel van een of beide quasars was. Maar toen ze de zwakkere beelden nauwkeuriger bekeken, bleken die precies overeen te komen met het oorspronkelijke Einstein-kruis. Alles bij elkaar zagen ze dus zes versies van het licht van één quasar – een mogelijkheid die theoretici al hadden voorspeld. Bovendien lieten gegevens van de Webb-ruimtetelescoop zien dat de rode Einstein-ring niet op dezelfde afstand staat als de quasar, maar tussen deze en J1721+8842 in staat. De ring was in feite een tweede lens-stelsel. Om deze configuratie nader te analyseren, hebben Dux en zijn collega’s een computermodel gemaakt, en daaruit blijkt dat twee van de zes beelden worden veroorzaakt door licht dat om de twee sterrenstelsels zigzagt. Met behulp van de zes lichtpaden en bijbehorende vertragingen hoopt het team de Hubble-constante heel nauwkeurig te kunnen bepalen. Maar omdat dit systeem uit twee objecten op verschillende afstanden bestaat – de quasar en het rode lens-stelsel – kan nog een andere kosmische parameter worden berekend: die van de donkere energie die het heelal versneld doet uitdijen. De noodzakelijke berekeningen zijn echter heel lastig, en het zal waarschijnlijk meer dan een jaar gaan duren voordat de uitkomst ervan bekend is. (EE) (Image credit: NASA; ESA; CSA; STScI; Brenda Frye/University of Arizona; Rogier Windhorst/ASU; S. Cohen/ASU; Jordan C. J. D’Silva/UWA; Anton M. Koekemoer/STScI; Jake Summers/ASU)
