Galaxy Cluster Abell 2218 izkrivlja svetlobo iz več oddaljenih galaksij. Kreditna slika: ESO. Kliknite za povečavo.
Petdeset let po njegovi smrti delo Alberta Einsteina še vedno ponuja nova orodja za razumevanje našega vesolja. Mednarodna ekipa astronomov je zdaj uporabila pojav, ki ga je prvič napovedal Einstein leta 1936, imenovan gravitacijsko lečo, da bi določil obliko zvezd. Ta pojav je zaradi vpliva gravitacije na svetlobne žarke privedel do razvoja tehnik gravitacijske optike, med njimi gravitacijskega mikrolečenja. Prvič so to dobro znano tehniko uporabili za določitev oblike zvezde.
Večina zvezd na nebu je točkovnih, zato je zelo težko oceniti njihovo obliko. Nedavni napredek na področju optične interferometrije je omogočil merjenje oblike nekaj zvezd. Junija 2003 je bila na primer zvezda Ahernar (Alpha Eridani) najprimernejša zvezda, kar jih je kdaj videla, z uporabo opazovanj zelo velikega teleskopskega interferometra (podrobnosti o tem odkritju glejte v sporočilu za javnost ESO). Do zdaj so poročali le o nekaj meritvah zvezdne oblike, delno zaradi težav pri izvedbi takšnih meritev. Pomembno pa je pridobiti nadaljnje natančne določitve zvezdne oblike, saj takšne meritve pomagajo preizkusiti teoretične zvezdne modele.
Mednarodna ekipa astronomov [1], ki jo je vodil N. J. Rattenbury (iz Jodrell Bank Observatory v Veliki Britaniji), je prvič uporabila tehnike gravitacijskega lečenja za določitev oblike zvezde. Te tehnike se opirajo na gravitacijsko upogibanje svetlobnih žarkov. Če svetloba, ki prihaja iz svetlega vira, prehaja blizu masivnega predmeta v ospredju, se svetlobni žarki upognejo, slika svetlega vira pa se spremeni. Če je masivni objekt v ospredju („leča“) koničastega tipa in popolnoma usklajen z Zemljo in svetlim virom, bo spremenjena slika, prikazana z Zemlje, v obliki obroča, tako imenovani „Einsteinov obroč“. Vendar se večina resničnih primerov razlikuje od te idealne situacije, opazovano sliko pa spremenimo na bolj zapleten način. Spodnja slika prikazuje primer gravitacijske leče z množico galaksijskih grozdov.
Gravitacijsko mikroleščanje, kot ga uporabljajo Rattenbury in njegovi sodelavci, se tudi gravitacijsko opira na odboj svetlobnih žarkov. Gravitacijsko mikroleščanje je izraz, ki se uporablja za opisovanje dogodkov gravitacijske leče, pri katerih leča ni dovolj masivna, da bi ustvarila ločljive slike ozadja. Učinek je še vedno mogoče zaznati, saj so popačene slike vira svetlejše od neobremenjenega vira. Opazni učinek gravitacijskega mikrolesenja je zato začasno navidezno povečanje vira ozadja. V nekaterih primerih lahko učinek mikrosenziranja poveča svetlost vira ozadja za faktor do 1000. Kot je že poudaril Einstein, so poravnave, ki so potrebne za opazovanje učinka mikrolečenja, redke. Poleg tega, ker so vse zvezde v gibanju, je učinek minljiv in ponavljajoč. Dogodki mikrolesenja se dogajajo v časovnih razmikih od tednov do mesecev in zahtevajo dolgoročne raziskave. Takšni anketni programi obstajajo od devetdesetih let. Danes delujeta dve anketni skupini: sodelovanje na Japonskem in Novi Zelandiji, znano kot MOA (Microlensing Observation in Astrophysics), in poljsko / Princeton sodelovanje, znano kot OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment). Ekipa MOA opazuje z Nove Zelandije, ekipa OGLE pa iz Čila. Podpirata jih dve nadaljnji mreži, MicroFUN in PLANET / RoboNET, ki upravljata približno ducat teleskopov po vsem svetu.
Za iskanje temne snovi okoli naše Mlečne poti in drugih galaksij smo uporabili tehniko mikrolesenja. Ta tehnika se uporablja tudi za zaznavanje planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd. Rattenbury in njegovi sodelavci so prvič s to tehniko lahko določili obliko zvezde. Julija 2002 je skupina MOA zaznala mikrolesenski dogodek. Dogodek se imenuje MOA 2002-BLG-33 (v nadaljevanju MOA-33). Z združitvijo opazovanj tega dogodka s petimi zemeljskimi teleskopi skupaj s slikami HST so Rattenbury in njegovi sodelavci opravili novo analizo tega dogodka.
Objektiv dogodka MOA-33 je bil binarna zvezda in takšni binarni lečni sistemi proizvajajo mikroleseče svetlobne tokove, ki lahko dajo veliko informacij o izvoru in sistemih leč. Posebna geometrija opazovalcev, leč in izvornih sistemov med dogodkom mikroskopiranja MOA-33 je pomenila, da je bilo opaženo povečanje zvezde vira, odvisno od časa, zelo občutljivo na dejansko obliko vira samega. Oblika izhodiščne zvezde v dogodkih mikrolečenja običajno domneva, da je sferična. Uvedba parametrov, ki opisujejo obliko izvorne zvezde v analizo, je omogočila določitev oblike izvorne zvezde.
Rattenbury in njegovi sodelavci so ocenili, da je ozadje MOA-33 rahlo podolgovato, razmerje med polarnim in ekvatorialnim polmerom 1,02 -0,02 / + 0,04. Vendar glede na merilne negotovosti krožne oblike zvezde ni mogoče popolnoma izključiti. Spodnja slika primerja obliko zvezde MOA-33 s tistimi, ki so bila nedavno izmerjena za Altair in Achernar. Medtem ko sta Altair in Achernar le nekaj parsec od Zemlje, je zvezda v ozadju MOA-33 bolj oddaljena zvezda (približno 5000 parsek od Zemlje). Interferometrične tehnike je mogoče uporabiti samo za svetle (torej v bližini) zvezde. Nasprotno, tehnika mikrolesenja omogoča določitev oblike veliko bolj oddaljenih zvezd. Dejansko trenutno ni druge tehnike za merjenje oblike daljnih zvezd.
Ta tehnika pa zahteva zelo posebne (in redke) geometrijske konfiguracije. Iz statističnih vidikov je skupina ocenila, da bo približno 0,1% vseh odkritih dogodkov mikroleženja imel zahtevane konfiguracije. Vsako leto opazimo približno 1000 dogodkov mikroleženja. V bližnji prihodnosti naj bi postali še številčnejši. Skupina MOA trenutno pripravlja nov Japonski 1,8-mililitrski teleskop, ki bo zaznaval dogodke s povečano hitrostjo. Poleg tega skupina pod vodstvom ZDA razmišlja o načrtih za vesoljsko misijo, imenovano Microlensing Planet Finder. To je zasnovano tako, da omogoča popis vseh vrst planetov znotraj Galaksije. Kot stranski izdelek bi zaznaval tudi dogodke, kot je MOA-33, in zagotovil informacije o oblikah zvezd.
Prvotni vir: Jodrell Bank Observatory
