Το Galaxy Cluster Abell 2218 παραμορφώνει το φως από αρκετούς πιο απομακρυσμένους γαλαξίες. Πιστωτική εικόνα: ESO. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Πενήντα χρόνια μετά το θάνατό του, το έργο του Άλμπερτ Αϊνστάιν εξακολουθεί να παρέχει νέα εργαλεία για την κατανόηση του σύμπαντός μας. Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων έχει τώρα χρησιμοποιήσει ένα φαινόμενο που προβλέφθηκε για πρώτη φορά από τον Αϊνστάιν το 1936, που ονομάζεται βαρυτικός φακός, για να προσδιορίσει το σχήμα των αστεριών. Αυτό το φαινόμενο, λόγω της επίδρασης της βαρύτητας στις ακτίνες φωτός, οδήγησε στην ανάπτυξη τεχνικών οπτικής βαρύτητας, μεταξύ των οποίων η μικροαισθησία βαρύτητας. Είναι η πρώτη φορά που αυτή η γνωστή τεχνική χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό του σχήματος ενός αστεριού.
Τα περισσότερα από τα αστέρια στον ουρανό μοιάζουν με σημείο, καθιστώντας πολύ δύσκολη την αξιολόγηση του σχήματος τους. Η πρόσφατη πρόοδος στην οπτική συμβολομετρία κατέστησε δυνατή τη μέτρηση του σχήματος μερικών αστεριών. Τον Ιούνιο του 2003, για παράδειγμα, το αστέρι Achernar (Alpha Eridani) βρέθηκε να είναι το πιο επίπεδο αστέρι που έχει δει ποτέ, χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από το πολύ μεγάλο τηλεσκόμετρο Τηλεσκοπίου (βλ. Δελτίο Τύπου του ESO για λεπτομέρειες σχετικά με αυτήν την ανακάλυψη). Μέχρι τώρα, έχουν αναφερθεί μόνο λίγες μετρήσεις αστρικού σχήματος, εν μέρει λόγω της δυσκολίας διεξαγωγής τέτοιων μετρήσεων. Είναι σημαντικό, ωστόσο, να ληφθούν περαιτέρω ακριβείς προσδιορισμοί του αστρικού σχήματος, καθώς τέτοιες μετρήσεις βοηθούν στη δοκιμή θεωρητικών αστρικών μοντέλων.
Για πρώτη φορά, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων [1], με επικεφαλής τον N.J. Rattenbury (από το Jodrell Bank Observatory, Ηνωμένο Βασίλειο), εφάρμοσε τεχνικές βαρυτικού φακού για να προσδιορίσει το σχήμα ενός αστεριού. Αυτές οι τεχνικές βασίζονται στη βαρυτική κάμψη των ακτίνων φωτός. Εάν το φως που προέρχεται από μια φωτεινή πηγή περνά κοντά σε ένα τεράστιο αντικείμενο προσκηνίου, οι ακτίνες φωτός θα κάμπτονται και η εικόνα της φωτεινής πηγής θα αλλάξει. Εάν το ογκώδες αντικείμενο προσκηνίου (ο «φακός») μοιάζει με σημείο και είναι απόλυτα ευθυγραμμισμένο με τη Γη και τη φωτεινή πηγή, η τροποποιημένη εικόνα όπως φαίνεται από τη Γη θα έχει σχήμα δακτυλίου, το λεγόμενο «δαχτυλίδι Αϊνστάιν». Ωστόσο, οι περισσότερες πραγματικές περιπτώσεις διαφέρουν από αυτήν την ιδανική κατάσταση και η παρατηρούμενη εικόνα αλλάζει με πιο περίπλοκο τρόπο. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα παράδειγμα βαρυτικού φακού από ένα τεράστιο σμήνος γαλαξιών.
Η βαρυτική μικροαισθησία, όπως χρησιμοποιείται από τον Rattenbury και τους συναδέλφους του, βασίζεται επίσης στην εκτροπή της φωτεινής ακτινοβολίας από τη βαρύτητα. Η βαρυτική μικροαισθητοποίηση είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για την περιγραφή γεγονότων βαρυτικού φακού όπου ο φακός δεν είναι αρκετά ογκώδης για να παράγει αναλύσιμες εικόνες της πηγής φόντου. Το εφέ μπορεί ακόμα να ανιχνευθεί καθώς οι παραμορφωμένες εικόνες της πηγής είναι πιο φωτεινές από την πηγή χωρίς κλείδωμα. Το παρατηρήσιμο αποτέλεσμα της βαρυτικής μικροαπολύσεως είναι επομένως μια προσωρινή φαινομενική μεγέθυνση της πηγής υποβάθρου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το φαινόμενο microlensing μπορεί να αυξήσει τη φωτεινότητα της πηγής φόντου με συντελεστή έως και 1000. Όπως έχει ήδη επισημανθεί από τον Einstein, οι ευθυγραμμίσεις που απαιτούνται για το φαινόμενο microlensing είναι σπάνιες. Επιπλέον, καθώς όλα τα αστέρια είναι σε κίνηση, το αποτέλεσμα είναι παροδικό και μη επαναλαμβανόμενο. Τα συμβάντα μικροαισθητοποίησης εμφανίζονται σε χρονικά διαστήματα από εβδομάδες έως μήνες και απαιτούν μακροχρόνιες έρευνες για τον εντοπισμό. Τέτοια προγράμματα έρευνας υπάρχουν από τη δεκαετία του 1990. Σήμερα, δύο ομάδες έρευνας λειτουργούν: μια συνεργασία Ιαπωνίας / Νέας Ζηλανδίας γνωστή ως MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) και μια πολωνική / Princeton συνεργασία γνωστή ως OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment). Η ομάδα MOA παρατηρεί από τη Νέα Ζηλανδία και την ομάδα OGLE από τη Χιλή. Υποστηρίζονται από δύο δίκτυα παρακολούθησης, το MicroFUN και το PLANET / RoboNET, που λειτουργούν περίπου δώδεκα τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο.
Η τεχνική microlensing έχει εφαρμοστεί για την αναζήτηση σκοτεινής ύλης γύρω από τον Γαλαξία μας και άλλους γαλαξίες. Αυτή η τεχνική έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση πλανητών σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια. Για πρώτη φορά, ο Ράτενμπερι και οι συνεργάτες του κατάφεραν να προσδιορίσουν το σχήμα ενός αστεριού χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική. Το συμβάν microlensing που χρησιμοποιήθηκε εντοπίστηκε τον Ιούλιο του 2002 από την ομάδα MOA. Η εκδήλωση ονομάζεται MOA 2002-BLG-33 (εφεξής MOA-33). Συνδυάζοντας τις παρατηρήσεις αυτής της εκδήλωσης με πέντε επίγεια τηλεσκόπια μαζί με εικόνες HST, ο Rattenbury και οι συνεργάτες του πραγματοποίησαν μια νέα ανάλυση αυτού του γεγονότος.
Ο φακός του συμβάντος MOA-33 ήταν ένα δυαδικό αστέρι, και τέτοια συστήματα δυαδικών φακών παράγουν μικροκάμπινγκ lightcurves που μπορούν να παρέχουν πολλές πληροφορίες τόσο για την πηγή όσο και για τα συστήματα φακών. Η συγκεκριμένη γεωμετρία του παρατηρητή, των φακών και των συστημάτων πηγής κατά τη διάρκεια του συμβάντος μικροαισθητήρα MOA-33 σήμαινε ότι η παρατηρούμενη χρονική μεγέθυνση του αστέρα προέλευσης ήταν πολύ ευαίσθητη στο πραγματικό σχήμα της ίδιας της πηγής. Το σχήμα του αστεριού προέλευσης σε συμβάντα μικροαπολύσεως θεωρείται συνήθως σφαιρικό. Η εισαγωγή παραμέτρων που περιγράφουν το σχήμα του αστεριού πηγής στην ανάλυση επέτρεψε τον προσδιορισμό του σχήματος του αστεριού προέλευσης.
Ο Ράτενμπερι και οι συνάδελφοί του υπολόγισαν ότι το αστέρι φόντου MOA-33 είναι ελαφρώς επιμηκυμένο, με αναλογία μεταξύ της ακτινικής πολικής και της ισημερινής 1,02 -0,02 / + 0,04. Ωστόσο, δεδομένης της αβεβαιότητας της μέτρησης, δεν μπορεί να αποκλειστεί πλήρως ένα κυκλικό σχήμα του αστεριού. Το παρακάτω σχήμα συγκρίνει το σχήμα του αστέρι φόντου MOA-33 με εκείνο που μετρήθηκε πρόσφατα για Altair και Achernar. Ενώ και το Altair και το Achernar απέχουν μόνο μερικά parsecs από τη Γη, το αστέρι φόντου MOA-33 είναι ένα πιο μακρινό αστέρι (περίπου 5000 parsecs από τη Γη). Πράγματι, οι ενδομετρικές τεχνικές μπορούν να εφαρμοστούν μόνο σε φωτεινά (έτσι κοντά) αστέρια. Αντιθέτως, η τεχνική μικροαπολύσεως καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του σχήματος πολύ πιο απομακρυσμένων αστεριών. Πράγματι, προς το παρόν δεν υπάρχει εναλλακτική τεχνική για τη μέτρηση του σχήματος των μακρινών αστεριών.
Αυτή η τεχνική, ωστόσο, απαιτεί πολύ συγκεκριμένες (και σπάνιες) γεωμετρικές διαμορφώσεις. Από στατιστικές εκτιμήσεις, η ομάδα υπολόγισε ότι περίπου 0,1% όλων των συμβάντων μικροαισθητήρα που εντοπίστηκαν θα έχουν τις απαιτούμενες διαμορφώσεις. Κάθε χρόνο παρατηρούνται περίπου 1000 συμβάντα μικροαισθητοποίησης. Θα πρέπει να γίνουν ακόμη πιο πολυάριθμα στο εγγύς μέλλον. Ο όμιλος MOA αναθέτει επί του παρόντος ένα νέο τηλεσκόπιο πλάτους 1,8 μέτρων που παρέχεται από την Ιαπωνία και θα ανιχνεύει συμβάντα με αυξημένο ρυθμό. Επίσης, μια αμερικανική ομάδα εξετάζει σχέδια για μια διαστημική αποστολή που ονομάζεται Microlensing Planet Finder. Αυτό έχει σχεδιαστεί για να παρέχει απογραφή όλων των τύπων πλανητών εντός του Γαλαξία. Ως υποπροϊόν, ανιχνεύει επίσης συμβάντα όπως το MOA-33 και παρέχει πληροφορίες για τα σχήματα των αστεριών.
Αρχική πηγή: Παρατηρητήριο Jodrell Bank
