imported>Kreuzschnabel: das ist zu eng. Jeder Massekörper kann als GL wirken, nicht nur Galaxien. Bei Schwarzen Löchern sind Einsteinringe ohne erkennbaren Massenkörper eines der deutlichsten Indizien.

2025-07-20T00:53:34Z

das ist zu eng. Jeder Massekörper kann als GL wirken, nicht nur Galaxien. Bei Schwarzen Löchern sind Einsteinringe ohne erkennbaren Massenkörper eines der deutlichsten Indizien.

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Bei einem '''Einsteinring''' (nach [[Orest Danilowitsch Chwolson]] auch '''Chwolsonring''') handelt es sich um eine ringförmige Abbildung der [[Elektromagnetische Strahlung|elektromagnetischen Strahlung]] eines weit entfernten Objekts, die durch die [[Gravitation]]swirkung eines davor stehenden massereichen Objekts zustande kommt. Das nahe Objekt wirkt dabei als [[Gravitationslinse]]. Dieses Phänomen wurde von [[Albert Einstein]] in seiner [[Allgemeine Relativitätstheorie|Allgemeinen Relativitätstheorie]] vorausgesagt und seitdem durch zahlreiche Beobachtungen bestätigt.

Als Gravitationslinsen kommen etwa massereiche Sterne, [[Galaxie]]n, [[Galaxienhaufen]] oder [[Schwarzes Loch|Schwarze Löcher]] in Frage.

Eine Gravitationslinse krümmt die vom entfernten Objekt ausgehenden Lichtstrahlen so, dass der Beobachter es mehrfach „neben“ der Linse stehen sieht. Ein Einsteinring entsteht dann, wenn Beobachter, Linse und fernes Objekt präzise auf einer Geraden liegen. Das ferne Objekt wird in Ringsegmenten abgebildet, unter idealen Bedingungen sogar als vollständiger Ring. Diese idealen Bedingungen setzen ein symmetrisches Schwerefeld der Linse voraus.

== Theorie ==
[[Datei:Einstein-Ring-schem de.png|mini|330px|Entstehung eines kompletten Einstein-Rings (a) und zweier verzerrter Bilder (b) eines entfernten Objekts durch eine als Gravitationslinse wirkende Vordergrundgalaxie. Das einem Beobachter auf der Erde erscheinende Bild ist orange eingezeichnet.]]

Es seien

:<math>G</math> die [[Gravitationskonstante]],
:<math>M</math> die [[Masse (Physik)|Masse]] des als Linse wirkenden Objekts,
:<math>c</math> die [[Lichtgeschwindigkeit]],
:<math>d_{LS}</math> die Entfernung zwischen Linse und abgebildetem Objekt,
:<math>d_L</math> die Entfernung vom Beobachter zum als Linse wirkenden Objekt,
:<math>d_S=d_L+d_{LS}</math> die Gesamt-Entfernung vom Beobachter zum abgebildeten Objekt,
:<math>r</math> der Einsteinradius in Metern.

Der Radius <math>r</math> eines Einsteinrings wird '''Einsteinradius''' genannt. Er lässt sich nach Einsteins [[Relativitätstheorie]] wie folgt berechnen:

:<math>\frac{r}{d_L} + \frac{r}{d_{LS}} = \frac{4GM}{c^2} \frac{1}{r}

</math>
Umgeformt nach <math>r</math> ergibt sich
:<math>r = \sqrt{\frac{4GM}{c^2} \; \frac{d_{LS} \cdot d_L}{d_S}}</math>.

Falls <math>r</math> viel kleiner als <math>d_L</math> ist, ist der ''Einsteinwinkel'' <math>\theta_E\approx \arctan(\theta_E)=\frac{r}{d_L}</math> und es gilt (Winkel im [[Bogenmaß]])

:<math>\theta_E \approx \sqrt{\frac{4GM}{c^2} \; \frac{d_{LS}}{d_L \cdot d_S}}</math>.

Stehen Linse und abgebildetes Objekt ''nicht'' auf einer Linie, sodass statt eines Einsteinrings mehrere Einzelbilder entstehen, dann sind die Abstände zwischen diesen Bildern von der Größenordnung des Einsteinradius. Der Einsteinradius gibt also auch in diesem häufigeren Fall eine Vorstellung von der Ausdehnung des durch die Gravitationslinse erzeugten Effekts.

Für tatsächlich beobachtete Beispiele des Gravitationslinseneffekts ist die ungefähre Größe des Einsteinradius:
{| class="wikitable"
|-
! Gravitationslinse !! abgebildetes Objekt !! Einstein-Radius
|-
| [[Galaxienhaufen]] || ferne Galaxie || einige Zehn Bogensekunden
|-
| Galaxie || ferne Galaxie || einige Zehntel Bogensekunden bis wenige Bogensekunden
|-
| Stern in der [[Milchstraße]] || ferner Stern in der Milchstraße || etwa 0,001 Bogensekunden, siehe [[Mikrolinseneffekt]]
|}

== Beobachtungen ==
Von der [[Erde]] aus sind nur wenige Einstein-Ringe zu sehen, weil die Quelle der [[Strahlung]] genau hinter der Gravitationslinse stehen muss. Bei den bisher beobachteten Einstein-Ringen liegen die Vordergrundgalaxien in Entfernungen von einigen [[Milliarde]]n [[Lichtjahr]]en. Der scheinbare Durchmesser der Einsteinringe liegt zwischen 0,3[[Winkelsekunde|″]] und 2″.

Der erste Einstein-Ring ([[MG 1131+0456]]) mit einem Durchmesser von 1,75″ wurde 1987 mit dem [[Very Large Array|VLA]] aufgenommen (Publikation 1988). Bis 2008 wurden mehr als 70 Einsteinringe gefunden. Viele wurden bei [[Durchmusterung|Himmelsdurchmusterungen]] entdeckt, von denen einige mit dem [[Hubble-Weltraumteleskop]] näher untersucht wurden:

<gallery>
Spying a spiral through a cosmic lens (potm2503a).jpg |Eine [[Spiralgalaxie]] durch eine [[elliptische Galaxie]] im Vordergrund zu einem Einsteinring verzerrt
Close-up of the Einstein ring around galaxy NGC 6505 ESA506346.jpg | Einsteinring um die vergleichsweise nahe gelegene, rund 600 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie [[NGC 6505]]
A Horseshoe Einstein Ring from Hubble.JPG|Einsteinring um die Galaxie ''LRG 3-757''
Einstein len.jpg|''SDSS J162746.44 005357.5'', Durchmesser 2,08 ± 0,08"
Rings of Relativity.jpg|Einer der größten Einsteinringe, um einen Galaxienhaufen im [[Fornax|Sternbild Fornax]]
</gallery>

Ein doppelter Einsteinring wurde im Jahr 2008 entdeckt.<ref name="Gavazzi2008">{{Literatur |Autor=R. Gavazzi et al. |Titel=The Sloan Lens ACS Survey. VI: Discovery and analysis of a double Einstein ring |Sammelwerk=Astroph. Journ |Band=677 |Datum=2008 |Seiten=1046–1059 |bibcode=2008ApJ...677.1046G}}</ref>
Ein solcher doppelter Einsteinring entsteht, wenn zum gleichen Zeitpunkt zwei Galaxien in unterschiedlicher Entfernung hinter der Linsengalaxie stehen. Die Wahrscheinlichkeit einer solchen Konstellation liegt bei etwa eins zu zehntausend. In diesem Fall handelte es sich um drei Galaxien im Abstand von drei, sechs und elf Milliarden Lichtjahren. Die Geometrie der aufgenommenen Objekte erlaubt Rückschlüsse auf die Schwerkraft und damit die Masse der ablenkenden (mittleren) Galaxie, die zu einer Milliarde [[Sonnenmasse]]n bestimmt werden konnte:<ref>''Märkische Oderzeitung'', 15. Januar 2008, S. 18.</ref>

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Double Einstein Ring.jpg|Doppelter Einsteinring ''SDSS J0946 1006''
</gallery>

=== Weitere Beispiele ===

* [[B1938+666]]: Wurde 1992 von Patnaik et al. als Gravitationslinsen-System entdeckt. Später wurde mit dem „[[Jodrell-Bank-Radioobservatorium|Merlin]]“ (Multi-Element Radio Linked Interferometer), einem Verbund aus [[Radioteleskop]]en in [[Vereinigtes Königreich|Großbritannien]] und dem [[Hubble-Weltraumteleskop]], ein Einsteinring bei dieser Linse entdeckt (King et al., 1997 / 1998).
* [[SDSS J143001.30+410440.6]]
* 2018 wurde an der nahen Galaxie ESO 325-G004 ein Einsteinring vermessen. Indem die Masse dieser Galaxie bestimmt wurde, konnte Einsteins Relativitätstheorie mit einer Genauigkeit von 9 % bestätigt werden. Eingesetzt wurde die [[Europäische Südsternwarte]] (ESO) und das [[Hubble-Teleskop]].<ref>[http://science.orf.at/stories/2920465 Relativitätstheorie in naher Galaxie getestet] orf.at, 22. Juni 2018, abgerufen am 23. Juni 2018.</ref><ref>[http://www.eso.org/public/germany/news/eso1819/?lang VLT macht den präzisesten Test von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie außerhalb der Milchstraße] eso1819de — Pressemitteilung Wissenschaft, eso.org, 21. Juni 2018, abgerufen am 23. Juni 2018.</ref>
* Einen der größten bekannten Einsteinringe bildet die Galaxie [[MACS J7017.5+3745]].<ref>Adi Zitrin, Tom Broadhurst, Yoel Rephaeli, Sharon Sadeh: "The Largest Gravitational Lens: MACS J0717.5+3745 (z = 0.546)", [[The Astrophysical Journal]], 707:L102-L106, 2009 December 10. [https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/707/1/L102/pdf (pdf)]</ref>
* 2025 konnte mit dem Weltraumteleskop [[Euclid (Weltraumteleskop)|Euclid]] um die Galaxie [[NGC 6505]] ein vollständiger Einsteinring einer bis dahin unbekannten Galaxie dargestellt werden.<ref>{{Internetquelle |autor=Knud Jahnke |url=https://www.euclid-ec.org/einstein-ring-in-ngc-6505/ |titel=Euclid finds complete Einstein Ring in NGC galaxy |werk=Euclid Consortium |hrsg=Euclid Consortium |datum=2025-02-10 |sprache=en |abruf=2025-02-10}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Einsteinkreuz]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Einstein Rings|Einsteinringe}}
* [http://www.jb.man.ac.uk/merlin Merlin WebSite des Jodrell-Bank-Radioobservatoriums]
* [http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2005/32/ Pressemitteilung mit Bildern zur Entdeckung mehrerer Einstein-Ringe 2005] (englisch)
* [https://web.archive.org/web/20080222201821/http://www.nzz.ch/nachrichten/wissenschaft/doppelter_einstein-ring_hubble_kosmologie_1.649044.html#loginForm Bericht über die Entdeckung eines doppelten Einsteinrings.] In: ''[[Neue Zürcher Zeitung|NZZ]]'', 13. Januar 2008, im [[Internet Archive]]
* [https://www.nrao.edu/pr/2000/vla20/background/ering/ Discovery of the First "Einstein Ring" Gravitational Lens]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Astrophysikalischer Prozess]]
[[Kategorie:Allgemeine Relativitätstheorie]]
[[Kategorie:Albert Einstein als Namensgeber]]

Einsteinring - Versionsgeschichte

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