Galaxy Cluster Abell 2218 forvrenger lyset fra flere fjernere galakser. Bildekreditt: ESO. Klikk for å forstørre.
Femti år etter hans død gir Albert Einsteins arbeid fremdeles nye verktøy for å forstå vårt univers. Et internasjonalt team av astronomer har nå brukt et fenomen som Einstein først forutslo i 1936, kalt gravitasjonslinsing, for å bestemme stjernenes form. På grunn av tyngdekraftseffekten på lysstråler førte dette fenomenet til utviklingen av gravitasjonsoptiske teknikker, blant dem gravitasjonsmikrolensering. Det er første gang denne velkjente teknikken er brukt for å bestemme formen til en stjerne.
De fleste av stjernene på himmelen er poengaktige, noe som gjør det veldig vanskelig å evaluere formen deres. Nylig fremgang i optisk interferometri har gjort det mulig å måle formen til noen få stjerner. I juni 2003 ble for eksempel stjernen Achernar (Alpha Eridani) funnet å være den flateste stjernen som noen gang er sett, ved hjelp av observasjoner fra Very Large Telescope Interferometer (se ESOs pressemelding for detaljer om dette funnet). Til nå har bare noen få målinger av stjerneform blitt rapportert, delvis på grunn av vanskeligheten med å utføre slike målinger. Det er imidlertid viktig å oppnå ytterligere nøyaktige bestemmelser av stjerneformen, da slike målinger er med på å teste teoretiske stjernemodeller.
For første gang anvendte et internasjonalt team av astronomer [1], ledet av N. J. Rattenbury (fra Jodrell Bank Observatory, Storbritannia) gravitasjonslinseteknikker for å bestemme en stjernes form. Disse teknikkene er avhengige av gravitasjonsbøyning av lysstråler. Hvis lys fra en lys kilde passerer nær en massiv gjenstand i forgrunnen, vil lysstrålene bøyes, og bildet av den lyse kilden blir endret. Hvis den massive gjenstanden i forgrunnen ('objektivet') er poengaktig og perfekt justert med jorden og den lyse kilden, vil det endrede bildet sett fra jorden være en ringform, den såkalte 'Einstein-ringen'. Imidlertid skiller de fleste virkelige tilfeller seg fra denne ideelle situasjonen, og det observerte bildet endres på en mer komplisert måte. Bildet nedenfor viser et eksempel på gravitasjonslinser fra en massiv galakse-klynge.
Gravitasjonsmikrolensering, som brukt av Rattenbury og hans kolleger, er også avhengig av avbøyning av lysstråler ved tyngdekraften. Gravitasjonsmikrolensering er betegnelsen som brukes for å beskrive gravitasjonslinsebegivenheter der linsen ikke er massiv nok til å produsere løsbare bilder av bakgrunnskilden. Effekten kan fortsatt oppdages ettersom de forvrengte bildene av kilden er lysere enn den unlenserte kilden. Den observerbare effekten av gravitasjonsmikrolensering er derfor en midlertidig tilsynelatende forstørrelse av bakgrunnskilden. I noen tilfeller kan mikrolenseringseffekten øke bakgrunnskildens lysstyrke med en faktor opptil 1000. Som Einstein allerede har påpekt, er justeringene som kreves for at mikrolenseringseffekten skal observeres sjeldne. Dessuten, siden alle stjerner er i bevegelse, er effekten forbigående og ikke-repeterende. Mikrolenseringshendelser forekommer over tidsskalaer fra uker til måneder, og krever langsiktige undersøkelser for å bli oppdaget. Slike kartleggingsprogrammer har eksistert siden 1990-tallet. I dag opererer to undersøkelsesteam: et Japan / New Zealand-samarbeid kjent som MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) og et polsk / Princeton-samarbeid kjent som OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment). MOA-teamet observerer fra New Zealand og OGLE-teamet fra Chile. De støttes av to oppfølgingsnettverk, MicroFUN og PLANET / RoboNET, som opererer rundt et dusin teleskoper rundt om i verden.
Mikrolenseringsteknikken er brukt for å søke etter mørk materie rundt Melkeveien vår og andre galakser. Denne teknikken har også blitt brukt til å oppdage planeter som går i bane rundt andre stjerner. For første gang klarte Rattenbury og kollegene å bestemme formen på en stjerne ved hjelp av denne teknikken. Mikrolenseringshendelsen som ble brukt ble oppdaget i juli 2002 av MOA-gruppen. Arrangementet heter MOA 2002-BLG-33 (heretter MOA-33). Ved å kombinere observasjonene av denne hendelsen med fem bakkebaserte teleskoper sammen med HST-bilder, utførte Rattenbury og hans kolleger en ny analyse av denne hendelsen.
Hendelsen objektiv MOA-33 var en binær stjerne, og slike binære linsesystemer produserer mikrolenserende lyskurver som kan gi mye informasjon om både kildesystemet og linsesystemene. Den spesielle geometrien til observatøren, linsen og kildesystemene under mikrolyseringshendelsen MOA-33 gjorde at den observerte tidsavhengige forstørrelsen av kildestjernen var veldig følsom for selve formen på selve kilden. Formen på kildestjernen i mikrolenseringshendelser antas vanligvis å være sfærisk. Å introdusere parametere som beskriver kildestjernens form i analysen, la formen til kildestjernen å bli bestemt.
Rattenbury og kollegene anslått bakgrunnsstjernen MOA-33 til å være svakt langstrakt, med et forhold mellom den polare og ekvatoriale radius på 1,02 -0,02 / + 0,04. Gitt målingens usikkerhet kan imidlertid en sirkulær form av stjernen ikke helt utelukkes. Figuren nedenfor sammenligner formen på bakgrunnsstjernen MOA-33 med de som nylig ble målt for Altair og Achernar. Mens både Altair og Achernar bare er noen få parsecs fra jorden, er MOA-33 bakgrunnsstjernen en fjernere stjerne (ca. 5000 parsecs fra jorden). Faktisk kan interferometriske teknikker bare brukes på lyse (dermed nærliggende) stjerner. Tvert imot, mikrolenseringsteknikken gjør det mulig å bestemme formen til mye fjernere stjerner. Det er faktisk foreløpig ingen alternativ teknikk for å måle formen til fjerne stjerner.
Denne teknikken krever imidlertid veldig spesifikke (og sjeldne) geometriske konfigurasjoner. Fra statistiske hensyn estimerte teamet at omtrent 0,1% av alle detekterte mikrolenseringshendelser vil ha de nødvendige konfigurasjonene. Cirka 1000 mikrolenseringshendelser blir observert hvert år. De bør bli enda flere i løpet av nær fremtid. MOA-gruppen igangsetter for tiden et nytt Japan-levert 1,8 m bredt teleskop som vil oppdage hendelser med økt hastighet. En amerikansk ledet gruppe vurderer også planer for et rombasert oppdrag kalt Microlensing Planet Finder. Dette er designet for å gi en folketelling for alle typer planeter i Galaxy. Som et biprodukt, vil det også oppdage hendelser som MOA-33 og gi informasjon om stjernenes former.
Originalkilde: Jodrell Bank Observatory
