Technische Universität München
Wie schnell wächst das Universum? Supernova könnte Antwort liefern
TECHNISCHE UNIVERSITÄT MÜNCHEN
PRESSEMITTEILUNG
Münchner Forschende nehmen eine äußerst seltene Supernova hinter einer Gravitationslinse auf und modellieren sie
Die Expansion des Universums mit kosmischem Feuerwerk messen
- Eine Aufnahme, die ein lang bestehendes kosmisches Rätsel lösen könnte
- Beispiellose Chance, die Ausdehnung des Universums zu messen
- Zusammenarbeit zwischen TUM, LMU und Max-Planck-Instituten
Dass sich das Universum ausdehnt, ist seit fast hundert Jahren bekannt – doch wie schnell genau? Diese Frage ist heftig umstritten und stellt das Standardmodell der Kosmologie infrage. Ein Forschungsteam an der Technischen Universität München (TUM), der Ludwig-Maximilians Universität (LMU) sowie den Max-Planck-Instituten MPA und MPE hat nun eine außergewöhnlich seltene Supernova aufgenommen, die einen neuen Weg eröffnen könnte, die Expansionsgeschwindigkeit des Universums zu bestimmen.
Bei der Supernova handelt es sich um eine seltene, superleuchtkräftige Sternexplosion in rund zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung, die weit heller ist als gewöhnliche Supernovae. Gleichzeitig ist sie noch aus einem weiteren Grund besonders: Durch den sogenannten Gravitationslinseneffekt erscheint dieselbe Explosion gleich fünfmal am Nachthimmel – wie ein kosmisches Feuerwerk.
Zwei Vordergrundgalaxien krümmen das Licht der Supernova auf seinem Weg zur Erde und zwingen es, unterschiedliche Wege einzuschlagen. Weil diese Wege leicht unterschiedlich lang sind, erreicht das Licht uns zeitversetzt. Aus den Zeitverzögerungen zwischen den einzelnen Bildern lässt sich die heutige Expansionsrate des Universums – die Hubble-Konstante – bestimmen.
Sherry Suyu, Professorin für Beobachtende Kosmologie an der TUM und Fellow am Max-Planck-Institut für Astrophysik, erklärt: „Wir haben diese Supernova SN Winny getauft – in Anlehnung an ihre offizielle Bezeichnung SN 2025wny. Es ist ein extrem seltenes Ereignis, das für unser Verständnis des Kosmos eine Schlüsselrolle spielen könnte. Die Wahrscheinlichkeit, eine superleuchtkräftige Supernova zu finden, die sich genau hinter einer Gravitationslinse befindet, liegt unter eins zu einer Million. Wir haben sechs Jahre damit verbracht, eine Liste vielversprechender Gravitationslinsen zusammenzustellen und dort nach einem solchen Ereignis zu suchen. Im August 2025 landeten wir mit SN Winny schließlich einen Treffer.“
Hochauflösendes Farbbild einer einzigartigen Supernova
Supernovae hinter Gravitationslinsen sind so selten, dass bislang nur wenige solcher Messungen versucht wurden. Ihre Genauigkeit hängt stark davon ab, wie gut man die Massen der Galaxien bestimmen kann, die als Linse wirken, denn diese entscheiden darüber, wie stark das Licht der Supernova abgelenkt wird. Um die Massen zu messen, nutzten Team-Mitglieder vom MPE und der LMU das Large Binocular Telescope in Arizona mit seinen zwei Spiegeln von je 8,4 Metern Durchmesser und einem adaptiven Optiksystem, das atmosphärische Unschärfen korrigiert. Das Ergebnis ist das einzige bislang veröffentlichte hochauflösende Farbbild dieses Systems.
Die Aufnahme zeigt die beiden Linsengalaxien im Zentrum sowie fünf bläuliche Abbilder der Supernova, die an ein explodierendes Feuerwerk erinnern. Das ist ungewöhnlich, denn Linsensysteme auf Galaxienskala erzeugen normalerweise nur zwei oder vier Abbilder. Mithilfe der Positionen aller fünf Abbilder erstellten die beiden Nachwuchswissenschaftler Allan Schweinfurth (TUM) und Leon Ecker (LMU) das erste Modell für die Massenverteilung der Linse.
„Wenn wir bisher Supernovae durch Gravitationslinsen gesehen haben, waren die Linsen zumeist massive Galaxienhaufen, deren Massenverteilungen komplex und schwer zu modellieren sind“, erklärt Allan Schweinfurth. „Für SN Winny besteht die Linse jedoch nur aus zwei einzelnen Galaxien. Wir finden insgesamt sehr glatte und regelmäßige Licht- und Massenverteilungen, was darauf hindeutet, dass diese Galaxien trotz ihrer scheinbaren Nähe zueinander bislang nicht miteinander kollidiert sind. Diese relative Einfachheit des Systems bietet eine hervorragende Gelegenheit, die Expansionsrate des Universums besonders präzise zu messen.“
Zwei Methoden - zwei sehr unterschiedliche Ergebnisse
Bislang stützen sich Forschende vor allem auf zwei Methoden zur Bestimmung der Hubble-Konstante – doch diese liefern widersprüchliche Ergebnisse. Dieses Rätsel ist als Hubble-Spannung bekannt.
Die erste Methode ist lokal: Entfernungen zu Galaxien werden Schritt für Schritt bestimmt, ähnlich wie beim Erklimmen einer Leiter, bei dem jeder Schritt vom vorherigen abhängt – daher der Begriff kosmische Entfernungsleiter. Objekte mit bekannter Helligkeit liefern Entfernungen, die anschließend mit den Fluchtgeschwindigkeiten der Galaxien verglichen werden. Da viele Kalibrierungsschritte nötig sind, können sich selbst kleine Fehler aufsummieren und das Endergebnis beeinflussen.
Die zweite Methode blickt weit in die Vergangenheit. Sie untersucht die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung – das schwache Nachleuchten des Urknalls – und nutzt Modelle des frühen Universums, um die heutige Expansionsrate zu berechnen. Dieser Ansatz ist sehr präzise, beruht jedoch stark auf Annahmen über die Entwicklung des Universums, die nicht unumstritten sind.
In einem Schritt zur Hubble-Konstante
Nun kommt eine dritte, unabhängige Methode ins Spiel: die Beobachtung einer Supernova durch eine Gravitationslinse. Stefan Taubenberger, Erstautor der Studie zur Identifikation von SN Winny, erklärt, dass sich aus den Zeitverzögerungen zwischen den einzelnen Bildern der Supernova und der bekannten Massenverteilung der Linse die Hubble-Konstante direkt berechnen lässt: „Im Gegensatz zur kosmischen Entfernungsleiter ist dies eine Messung in einem Schritt mit weniger und völlig anderen Quellen systematischer Unsicherheiten.“
Astronominnen und Astronomen weltweit beobachten SN Winny derzeit intensiv mit bodengebundenen und weltraumgestützten Teleskopen. Ihre Ergebnisse werden entscheidende neue Erkenntnisse liefern und helfen, die langjährige Hubble-Spannung aufzuklären.
Veröffentlichungen:
- Taubenberger et al: “HOLISMOKES XIX: SN 2025wny at z = 2, the first strongly lensed superluminous supernova”, zur Veröffentlichung in Astronomy & Astrophysics (A&A) akzeptiert, Dezember 2025. Ein Preprint ist verfügbar auf arXiv (arXiv: https://arxiv.org/abs/2510.21694).
- Ecker, Schweinfurth et al: “HOLISMOKES XX. Lens models of binary lens galaxies with five images of Supernova Winny“ - eingereicht bei Astronomy & Astrophysics (A&A) und bereits verfügbar als Preprint auf arXiv (arXiv: http://arxiv.org/abs/2602.16620).
Weitere Informationen:
- Professur für Beobachtende Kosmologiean der TUM School of Natural Sciences
- Universitätssternwarte der Ludwig-Maximilians-Universität München
- Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA)
- Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE)
- Mehrere beteiligte Forschende sind Mitglieder des Excellenzclusters ORIGINS, gegründet vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) und dem Freistaat Bayern im Rahmen der Exzellenzinitiative der Bundesregierung und der Länder. www.exzellenz.tum.de
Zusätzliche Materialien für die Medien:
- Fotos zum Herunterladen: Ein hochaufgelöstes Bild, aufgenommen mit dem Large Binocular Telescope auf dem Mount Graham in Arizona, USA, zeigt die beiden Linsengalaxien in einem warmen Farbton und die fünf Abbilder von SN Winny in Blau. https://go.tum.de/598335 Credit: SN Winny Research Group Large Binocular Telescope auf dem Mount Graham in Arizona, USA https://go.tum.de/286558 Credit: Dr. Christoph Saulder / MPE Die Mitglieder der SN Winny Research Group am Forschungscampus Garching (v.l.): Stefan Taubenberger, Allan Schweinfurth, Alejandra Melo, Elias Mamuzic, Sherry Suyu, Christoph Saulder, Roberto Saglia, Leon Ecker, Limeng Deng https://go.tum.de/227279 Credit: Robert Reich / TUM
- Animation zum Herunterladen: Die Animation (in mehreren Sprachen verfügbar) zeigt den Gravitationslinseneffekt zweier Vordergrundgalaxien auf die Heimatgalaxie von SN Winny. Dabei werden mehrere Abbilder der Hintergrundgalaxie erzeugt und zu einem blauen Ring um die Gravitationslinse verzerrt. Die Explosion von SN Winny selbst und das zeitverzögerte Aufleuchten ihrer verschiedenen Abbilder werden ebenfalls simuliert. Schließlich blendet die Animation zu einer realen Beobachtung von SN Winny über, welche am Large Binocular Telescope in Arizona aufgenommen wurde. https://drive.google.com/drive/folders/17iw9Gy8fvRNiakW10RI23qnl5lvd8vGL Credit: Elias Mamuzic / MPA / TUM
Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Stefan Taubenberger
Technische Universität München
Professur für Beobachtende Kosmologie
TUM School of Natural Sciences
Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA)
Allan Schweinfurth
Technische Universität München
Professur für Beobachtende Kosmologie
TUM School of Natural Sciences
Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA)
Kontakt im TUM Corporate Communications Center:
Ulrich Meyer
Pressesprecher
+49 89 289 22779
Die Technische Universität München (TUM) ist mit rund 700 Professuren, 53.000 Studierenden und 12.000 Mitarbeitenden eine der weltweit stärksten Universitäten in Forschung, Lehre und Innovation. Ihr Fächerspektrum umfasst Informatik, Ingenieur-, Natur- und Lebenswissenschaften, Medizin, Mathematik sowie Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Sie handelt als unternehmerische Universität und sieht sich als Tauschplatz des Wissens, offen für die Gesellschaft. An der TUM werden jährlich mehr als 70 Start-ups gegründet, im Hightech-Ökosystem München ist sie eine zentrale Akteurin. Weltweit ist sie mit dem Campus TUM Asia in Singapur sowie Büros in Brüssel, Mumbai, Peking, San Francisco und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinderinnen und Erfinder wie Rudolf Diesel, Carl von Linde und Rudolf Mößbauer geforscht. 2006, 2012 und 2019 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings wird sie regelmäßig als beste Universität in der Europäischen Union genannt.