Galaxy Cluster Abell 2218 distorsionând lumina de la mai multe galaxii mai îndepărtate. Credit imagine: ESO. Faceți clic pentru a mări.
La cincizeci de ani după moartea sa, activitatea lui Albert Einstein oferă încă noi instrumente pentru înțelegerea universului nostru. O echipă internațională de astronomi a folosit acum un fenomen prevăzut pentru prima dată de Einstein în 1936, numit lentila gravitațională, pentru a determina forma stelelor. Acest fenomen, datorită efectului gravitației asupra razelor de lumină, a dus la dezvoltarea tehnicilor de optică gravitațională, printre care microlensitarea gravitațională. Este prima dată când această tehnică cunoscută a fost folosită pentru a determina forma unei stele.
Majoritatea stelelor din cer sunt asemănătoare punctului, ceea ce face foarte dificilă evaluarea formei lor. Progresele recente în interferometria optică au făcut posibilă măsurarea formei câtorva stele. În iunie 2003, de exemplu, steaua Achernar (Alpha Eridani) s-a dovedit a fi cea mai îndepărtată stea văzută vreodată, folosind observații din interferometrul telescopului foarte mare (a se vedea comunicatul de presă al ESO pentru detalii despre această descoperire). Până în prezent, doar câteva măsurători de formă stelară au fost raportate, în parte datorită dificultății de a efectua astfel de măsurători. Cu toate acestea, este important să se obțină determinări suplimentare precise ale formei stelare, deoarece astfel de măsurători ajută la testarea modelelor teoretice stelare.
Pentru prima dată, o echipă internațională de astronomi [1], condusă de N.J. Rattenbury (de la Jodrell Bank Observatory, Marea Britanie), a aplicat tehnici de lentila gravitațională pentru a determina forma unei stele. Aceste tehnici se bazează pe îndoirea gravitațională a razelor de lumină. Dacă lumina provenită dintr-o sursă strălucitoare trece aproape de un obiect masiv din prim-plan, razele de lumină vor fi îndoite, iar imaginea sursei luminoase va fi modificată. Dacă obiectul masiv din prim plan („lentila”) este asemănător punctului și este perfect aliniat cu Pământul și sursa strălucitoare, imaginea modificată, văzută de pe Pământ, va fi o formă de inel, așa-numitul „inel Einstein”. Cu toate acestea, majoritatea cazurilor reale diferă de această situație ideală, iar imaginea observată este modificată într-un mod mai complicat. Imaginea de mai jos arată un exemplu de obiectivare gravitațională de către un grup masiv de galaxii.
Microlensificarea gravitațională, așa cum este utilizată de Rattenbury și colegii săi, se bazează, de asemenea, pe devierea razelor de lumină de gravitație. Microlensitarea gravitațională este termenul folosit pentru a descrie evenimentele cu lentile gravitaționale în care obiectivul nu este suficient de masiv pentru a produce imagini rezolvabile ale sursei de fundal. Efectul poate fi totuși detectat, deoarece imaginile distorsionate ale sursei sunt mai luminoase decât sursa nedescrisă. Efectul observabil al microlensării gravitaționale este așadar o mărire temporară aparentă a sursei de fond. În unele cazuri, efectul de microlensificare poate crește luminozitatea sursei de fundal cu un factor de până la 1000. După cum a subliniat deja Einstein, alinierile necesare pentru efectul de microlensare sunt rare. Mai mult, întrucât toate stelele sunt în mișcare, efectul este tranzitoriu și care nu se repetă. Evenimentele de microlensare apar pe perioade de timp între săptămâni și luni și necesită detectarea unor sondaje pe termen lung. Astfel de programe de sondaj există încă din anii ’90. Astăzi funcționează două echipe de sondaj: o colaborare Japonia / Noua Zeelandă cunoscută sub denumirea de MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) și o colaborare poloneză / Princeton cunoscută sub numele de OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment). Echipa MOA observă din Noua Zeelandă și echipa OGLE din Chile. Sunt susținute de două rețele de urmărire, MicroFUN și PLANET / RoboNET, care operează aproximativ o duzină de telescoape de pe glob.
Tehnica de microlensare a fost aplicată pentru a căuta materie întunecată în jurul Căii Lactee și a altor galaxii. Această tehnică a fost folosită și pentru detectarea planetelor care orbitează în jurul altor stele. Pentru prima dată, Rattenbury și colegii săi au putut determina forma unei stele folosind această tehnică. Evenimentul microlensing utilizat a fost detectat în iulie 2002 de către grupul MOA. Evenimentul se numește MOA 2002-BLG-33 (în continuare MOA-33). Combinând observațiile acestui eveniment prin cinci telescoape la sol, împreună cu imagini HST, Rattenbury și colegii săi au efectuat o nouă analiză a acestui eveniment.
Obiectivul evenimentului MOA-33 a fost o stea binară, iar astfel de sisteme de lentile binare produc niște curele de lumină microlensante care pot furniza multe informații atât despre sursa, cât și pentru sistemele de lentile. Geometria particulară a sistemelor de observare, lentile și sursă în timpul evenimentului de microlensare MOA-33 a însemnat că mărirea observată în funcție de timp a stelei sursă a fost foarte sensibilă la forma reală a sursei în sine. Forma stelei sursă în evenimentele de microlensare este de obicei presupusă a fi sferică. Introducerea parametrilor care descriu forma stelei sursă în analiză a permis determinarea formei stelei sursă.
Rattenbury și colegii săi au estimat că steaua de fundal MOA-33 este ușor alungită, cu un raport între raza polară și ecuatorială de 1.02 -0.02 / + 0.04. Cu toate acestea, având în vedere incertitudinile măsurătorii, o formă circulară a stelei nu poate fi exclusă complet. Figura de mai jos compară forma stelei de fundal MOA-33 cu cele măsurate recent pentru Altair și Achernar. În timp ce atât Altair, cât și Achernar sunt doar câteva parsecuri de pe Pământ, steaua de fundal MOA-33 este o stea mai îndepărtată (aproximativ 5000 parsecs de pe Pământ). Într-adevăr, tehnicile interferometrice pot fi aplicate numai stelelor strălucitoare (deci în apropiere). Dimpotrivă, tehnica de microlensificare face posibilă determinarea formei stelelor mult mai îndepărtate. Într-adevăr, în prezent nu există o tehnică alternativă pentru a măsura forma stelelor îndepărtate.
Această tehnică necesită, însă, configurații geometrice foarte specifice (și rare). Din considerente statistice, echipa a estimat că aproximativ 0,1% din toate evenimentele de microlensificare detectate vor avea configurațiile necesare. În fiecare an sunt observate aproximativ 1000 de evenimente de microlensificare. Ar trebui să devină și mai numeroși în viitorul apropiat. Grupul MOA în prezent pune în funcțiune un nou telescop de câmp lat de 1,8 m, furnizat de Japonia, care va detecta evenimentele într-un ritm crescut. De asemenea, un grup condus din SUA are în vedere planurile pentru o misiune spațială numită Microlensing Planet Finder. Aceasta este proiectată pentru a oferi un recensământ al tuturor tipurilor de planete din cadrul Galaxiei. Ca produs secundar, acesta va detecta și evenimente precum MOA-33 și ar furniza informații despre formele stelelor.
Sursa originală: Jodrell Bank Observatory
