Die Messung der Entfernung zu wirklich weit entfernten Objekten wie Galaxien, Quasaren und Galaxienhaufen ist eine entscheidende Aufgabe der Astrophysik, insbesondere wenn es um die Erforschung des frühen Universums geht. Allerdings ist sie schwierig zu bewältigen.
Wir können nur die Entfernungen zu einigen wenigen nahen Objekten wie der Sonne, Planeten und einigen nahen Sternen direkt messen. Darüber hinaus müssen Astronomen verschiedene indirekte Methoden verwenden. Eine der wichtigsten untersucht Supernovas vom Typ Ia, und hier zeichnet sich das Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA aus.
NGC 3810, die Galaxie auf diesem Bild, war 2022 Schauplatz einer Supernova vom Typ Ia. Anfang 2023 konzentrierte sich Hubble auf diese und eine Reihe anderer Galaxien, um die jüngsten Supernovas vom Typ Ia genauer zu untersuchen. Supernovas vom Typ Ia sind das Ergebnis der Explosion eines Weißen Zwergs und ihre maximale Helligkeit ist sehr konstant.
Diese Eigenschaft ermöglicht es den Astronomen, anhand von Supernovas des Typs Ia Entfernungen zu messen: Wir wissen, wie hell eine Supernova des Typs Ia sein sollte, und anhand ihrer Dunkelheit können wir daher abschätzen, wie weit sie entfernt sein muss.
Ein Problem dieser Methode ist der intergalaktische Staub. Da dieser einen Teil des Lichts der Supernova blockiert, müssen die Astronomen bestimmen, wie viel Licht der Staub reduziert, um die Helligkeit der Supernova genau zu messen und ihre Entfernung zu berechnen. Die einzigartigen Fähigkeiten des Hubble bieten ihnen hierfür eine clevere Möglichkeit.
Astronomen verwenden Hubble, um Bilder derselben Supernovas vom Typ Ia im Ultraviolettlicht aufzunehmen, das der Staub fast vollständig blockiert, und im Infrarotlicht, das den Staub fast unbeeinflusst durchdringt. Indem sie genau beobachten, wie viel Licht bei welcher Wellenlänge durchkommt, können Astronomen bestimmen, wie viel Staub sich zwischen Hubble und der Supernova befindet. So können sie das Verhältnis zwischen der Helligkeit einer Supernova und ihrer Entfernung zuverlässig kalibrieren.
Hubbles einzigartige Fähigkeit, mit demselben Instrument sowohl ultraviolette als auch infrarote Wellenlängen des Lichts detailliert zu beobachten, macht es zum perfekten Werkzeug für diese Art von Beobachtungen. Tatsächlich konzentrierten sich einige der Daten, die für dieses wunderschöne Bild von NGC 3810 verwendet wurden, auf seine Supernova im Jahr 2022.
Es gibt viele Möglichkeiten, kosmische Entfernungen zu messen, aber Supernovas vom Typ Ia sind aufgrund ihrer hohen Helligkeit eines der nützlichsten und genauesten Mittel. Astronomen müssen auch andere Methoden anwenden, entweder als unabhängige Überprüfung gegenüber anderen Entfernungsmessungen oder um Messungen bei viel geringeren oder größeren Entfernungen durchzuführen.
Eine solche Methode, die auch bei Galaxien funktioniert, besteht darin, ihre Rotationsgeschwindigkeit mit ihrer Helligkeit zu vergleichen. Basierend auf dieser Methode ist NGC 3810 etwa 50 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.