Gromada galaktyk Abell 2218 zniekształcająca światło z kilku dalszych galaktyk. Źródło zdjęcia: ESO. Kliknij, aby powiększyć.
Pięćdziesiąt lat po jego śmierci praca Alberta Einsteina wciąż zapewnia nowe narzędzia do zrozumienia naszego wszechświata. Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał teraz zjawisko przewidywane po raz pierwszy przez Einsteina w 1936 r., Zwane soczewkowaniem grawitacyjnym, do określenia kształtu gwiazd. Zjawisko to, ze względu na wpływ grawitacji na promienie świetlne, doprowadziło do rozwoju technik optyki grawitacyjnej, w tym mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Po raz pierwszy zastosowano tę dobrze znaną technikę do określenia kształtu gwiazdy.
Większość gwiazd na niebie jest punktowa, co bardzo utrudnia ocenę ich kształtu. Ostatnie postępy w interferometrii optycznej pozwoliły zmierzyć kształt kilku gwiazd. Na przykład w czerwcu 2003 roku gwiazda Achernar (Alpha Eridani) została uznana za najbardziej płaską gwiazdę, jaką kiedykolwiek widziano, wykorzystując obserwacje z bardzo dużego interferometru teleskopowego (szczegółowe informacje na temat tego odkrycia znajdują się w komunikacie prasowym ESO). Do tej pory odnotowano tylko kilka pomiarów kształtu gwiezdnego, częściowo z powodu trudności z przeprowadzeniem takich pomiarów. Ważne jest jednak uzyskanie dalszych dokładnych oznaczeń kształtu gwiezdnego, ponieważ takie pomiary pomagają w testowaniu teoretycznych modeli gwiezdnych.
Po raz pierwszy międzynarodowy zespół astronomów [1], kierowany przez N.J. Rattenbury'ego (z Jodrell Bank Observatory, Wielka Brytania), zastosował techniki soczewkowania grawitacyjnego w celu określenia kształtu gwiazdy. Techniki te polegają na grawitacyjnym zginaniu promieni świetlnych. Jeśli światło pochodzące z jasnego źródła przechodzi w pobliżu masywnego obiektu na pierwszym planie, promienie świetlne zostaną zgięte, a obraz jasnego źródła zostanie zmieniony. Jeśli masywny obiekt na pierwszym planie („soczewka”) jest punktowy i idealnie wyrównany z Ziemią i jasnym źródłem, zmieniony obraz widziany z Ziemi będzie kształtem pierścienia, tak zwanym „pierścieniem Einsteina”. Jednak większość rzeczywistych przypadków różni się od tej idealnej sytuacji, a obserwowany obraz zmienia się w bardziej skomplikowany sposób. Poniższy obraz pokazuje przykład soczewkowania grawitacyjnego przez masywną gromadę galaktyk.
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne, stosowane przez Rattenbury i jego współpracowników, opiera się również na ugięciu promieni świetlnych pod wpływem grawitacji. Mikrosoczewkowanie grawitacyjne jest terminem używanym do opisania zjawisk soczewkowania grawitacyjnego, w których soczewka nie jest wystarczająco masywna, aby wytworzyć rozdzielalne obrazy źródła tła. Efekt można nadal wykryć, ponieważ zniekształcone obrazy źródła są jaśniejsze niż źródło bez dźwięku. Obserwowalny efekt mikrosoczewkowania grawitacyjnego jest zatem chwilowym pozornym powiększeniem źródła tła. W niektórych przypadkach efekt mikrosoczewkowania może zwiększyć jasność źródła tła nawet 1000 razy. Jak już zauważył Einstein, wyrównania wymagane do zaobserwowania efektu mikrosoczewkowania są rzadkie. Co więcej, ponieważ wszystkie gwiazdy są w ruchu, efekt jest przejściowy i nie powtarza się. Zdarzenia mikrosoczewkowania zachodzą w czasie od tygodni do miesięcy i wymagają wykrycia długoterminowych badań. Takie programy ankietowe istnieją od lat 90. Dziś działają dwa zespoły badawcze: współpraca Japonia / Nowa Zelandia znana jako MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) oraz współpraca polsko-Princeton znana jako OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment). Zespół MOA obserwuje z Nowej Zelandii i zespół OGLE z Chile. Są one obsługiwane przez dwie kolejne sieci, MicroFUN i PLANET / RoboNET, które obsługują kilkanaście teleskopów na całym świecie.
Technika mikrosoczewkowania została zastosowana do poszukiwania ciemnej materii wokół naszej Drogi Mlecznej i innych galaktyk. Technikę tę zastosowano również do wykrywania planet krążących wokół innych gwiazd. Po raz pierwszy Rattenbury i jego koledzy byli w stanie określić kształt gwiazdy za pomocą tej techniki. Wykorzystane zdarzenie mikrosoczewkowania zostało wykryte w lipcu 2002 r. Przez grupę MOA. Wydarzenie nosi nazwę MOA 2002-BLG-33 (dalej MOA-33). Łącząc obserwacje tego wydarzenia z pięcioma naziemnymi teleskopami wraz ze zdjęciami HST, Rattenbury i jego koledzy przeprowadzili nową analizę tego wydarzenia.
Soczewka zdarzenia MOA-33 była gwiazdą podwójną, a takie układy soczewek podwójnych wytwarzają mikrosoczewkowe krzywe świetlne, które mogą dostarczyć wielu informacji zarówno o źródle, jak i układach soczewek. Szczególna geometria układu obserwatora, soczewki i źródła podczas zdarzenia mikrosoczewkowania MOA-33 oznaczała, że obserwowane zależne od czasu powiększenie gwiazdy źródłowej było bardzo wrażliwe na rzeczywisty kształt samego źródła. Zazwyczaj zakłada się, że kształt gwiazdy źródłowej w zdarzeniach mikrosoczewkowych jest kulisty. Wprowadzenie do analizy parametrów opisujących kształt gwiazdy źródłowej pozwoliło określić kształt gwiazdy źródłowej.
Rattenbury i jego koledzy oszacowali, że gwiazda tła MOA-33 jest nieco wydłużona, a stosunek promienia biegunowego do równikowego wynosi 1,02 -0,02 / + 0,04. Biorąc jednak pod uwagę niepewności pomiaru, nie można całkowicie wykluczyć okrągłego kształtu gwiazdy. Poniższy rysunek porównuje kształt gwiazdy tła MOA-33 z tymi ostatnio zmierzonymi dla Altaira i Achernara. Chociaż zarówno Altair, jak i Achernar znajdują się zaledwie kilka parseków od Ziemi, gwiazda tła MOA-33 jest gwiazdą bardziej odległą (około 5000 parseków od Ziemi). Rzeczywiście, techniki interferometryczne można stosować tylko do jasnych (a więc pobliskich) gwiazd. Wręcz przeciwnie, technika mikrosoczewkowania pozwala określić kształt znacznie bardziej odległych gwiazd. Rzeczywiście, obecnie nie ma alternatywnej techniki pomiaru kształtu odległych gwiazd.
Ta technika wymaga jednak bardzo specyficznych (i rzadkich) konfiguracji geometrycznych. Na podstawie danych statystycznych zespół oszacował, że około 0,1% wszystkich wykrytych zdarzeń mikrosoczewkowania będzie miało wymagane konfiguracje. Każdego roku obserwuje się około 1000 zdarzeń mikrosoczewkowania. W najbliższej przyszłości powinny stać się jeszcze liczniejsze. Grupa MOA obecnie uruchamia nowy, zaopatrzony w Japonii teleskop szerokokątny 1,8 m, który będzie wykrywał zdarzenia ze zwiększoną szybkością. Ponadto grupa kierowana przez USA rozważa plany misji kosmicznej o nazwie Microlensing Planet Finder. Ma to na celu zapewnienie spisu wszystkich rodzajów planet w Galaktyce. Jako produkt uboczny wykrywa również zdarzenia takie jak MOA-33 i dostarcza informacji o kształtach gwiazd.
Oryginalne źródło: Obserwatorium banku Jodrell
