Ein internationales Team unter der Leitung des Shanghai Astronomical Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften veröffentlichte kürzlich Forschungsergebnisse in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Diese bestätigen, dass pixelbasierte Modelle starker Gravitationslinsen die Messgenauigkeit der Hubble-Konstante deutlich verbessern können. Durch die innovative Anwendung solcher Modelle bietet diese Forschung einen neuen technischen Ansatz zur Lösung des aktuellen Problems der Hubble-Konstante in der Kosmologie.

Die Hubble-Konstante, ein zentraler Parameter zur Beschreibung der kosmischen Expansion, weist signifikante Diskrepanzen zwischen Messungen im frühen und späten Universum auf. Aufbauend auf früheren Arbeiten im Rahmen des CURLING-Projekts entwickelte das Forschungsteam ein neuartiges, pixelbasiertes Modell für starke Gravitationslinseneffekte. Mithilfe von Simulationsanalysen des Supernova-Systems „Requiem“ in einem Galaxienhaufen, der MACS J0138.0-2155 ähnelt, verglichen sie die Datenunterschiede zwischen der traditionellen Punktquellenmodellierung und der pixelbasierten Methode.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung eines pixelbasierten Modells für starke Gravitationslinsen die Unsicherheit bei der Bestimmung der Hubble-Konstante auf ±0,8 km/s/Mpc reduziert und damit die Genauigkeit um eine Größenordnung verbessert. Erstautor Dr. Yushan Xie erklärte: „Die pixelbasierte Modellierung ermöglicht es uns, alle im Linsenbogen enthaltenen Informationen zu nutzen, anstatt uns ausschließlich auf die Positionen mehrerer Bilder zu stützen. Dies ist ein entscheidender Schritt für präzise kosmologische Studien mit starken Gravitationslinsen im Bereich von Galaxienhaufen.“

Das Team simulierte zudem die Anwendungsmöglichkeiten zukünftiger Beobachtungsinstrumente. Unter den Beobachtungsbedingungen des Mehrkanal-Bildgebers des Teleskops auf der chinesischen Raumstation lässt sich die Messgenauigkeit der Hubble-Konstante durch die Kombination mit einem pixelbasierten Modell starker Gravitationslinsenwirkung auf unter 0,1 km/s/Mpc eingrenzen. Der korrespondierende Autor, Professor Huanyuan Shan, betonte: „Mit dem James-Webb-Weltraumteleskop, dem Euclid-Teleskop und dem bald in Betrieb gehenden Teleskop auf der chinesischen Raumstation beginnt für uns ein goldenes Zeitalter der Forschung zu starken Gravitationslinsen.“

Diese Studie bestätigt, dass die Unsicherheit des Linsenmodells der Hauptlimitierungsfaktor bei der aktuellen Messung der Hubble-Konstante ist, und die Kombination aus hochauflösender Beobachtung und pixelbasiertem starkem Linsenmodell legt den Grundstein für die Erreichung einer prozentualen Messgenauigkeit.

Weitere Informationen: Xie Yushan et al., „CURLING – II. Verbesserungen der H0-Inferenz basierend auf einem pixelbasierten starken Linsenmodell für Galaxienhaufen“, *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society*