Az Abell 2218 Galaxy Cluster torzítja a távoli galaxisok fényét. Kép jóváírása: ESO. Kattints a kinagyításhoz.
Ötven évvel halála után Albert Einstein munkája továbbra is új eszközöket kínál univerzumunk megértéséhez. A csillagászok egy nemzetközi csapata most egy Einstein által 1936-ban előrejelzett jelenséget használt, melyet gravitációs lencséknek hívtak, hogy meghatározza a csillagok alakját. Ez a jelenség, a gravitációnak a fénysugarakra gyakorolt hatása miatt, a gravitációs optika technikáinak, többek között a gravitációs mikrolengetésnek a kifejlesztéséhez vezetett. Ez az első alkalom, hogy ezt a közismert technikát használják a csillag alakjának meghatározására.
Az égbolton lévő csillagok többsége pontszerű, így nagyon nehéz megítélni alakjukat. Az optikai interferometria közelmúltbeli fejlődése lehetővé tette néhány csillag alakjának mérését. Például 2003 júniusában az achernari csillagot (Alpha Eridani) a legegyszerûbb csillagnak találták, amellyel valaha láttak, a Nagyon nagy távcsöves interferométer megfigyelései alapján (a felfedezésrõl lásd az ESO sajtóközleményét). Eddig csak néhány csillag alakú mérést jelentettek, részben azért, mert az ilyen mérések elvégzése nehéz volt. Fontos azonban a csillagok alakjának további pontos meghatározása, mivel ezek a mérések elősegítik a csillagok elméleti modelljének tesztelését.
Első alkalommal egy csillagászok nemzetközi csapata [1] N. J. Rattenbury vezetésével (a Jodrell Bank Observatory, Egyesült Királyság) gravitációs lencse technikákat alkalmazott a csillag alakjának meghatározására. Ezek a technikák a fénysugarak gravitációs hajlítására támaszkodnak. Ha a fényes forrásból származó fény közel kerül egy előtérben lévő hatalmas tárgyhoz, akkor a fénysugarak meghajlanak, és a fényes forrás képe megváltozik. Ha az előtérben lévő hatalmas tárgy („lencse”) pontszerű és tökéletesen igazodik a Földhez és a fényes forráshoz, akkor a megváltozott kép a Földről nézve gyűrű alakú lesz, az úgynevezett „Einstein gyűrű”. A legtöbb valós eset azonban eltér az ideális helyzettől, és a megfigyelt képet bonyolultabb módon változtatják meg. Az alábbi kép egy hatalmas galaxis klaszter gravitációs lencséjének példáját mutatja.
A gravitációs mikrolengetés, amelyet Rattenbury és munkatársai használtak, a fény sugarai gravitáció általi eltérítésére is támaszkodik. A gravitációs mikrolengetés a gravitációs lencse események leírására szolgál, amelyekben a lencse nem elég masszív ahhoz, hogy a háttérforrásról felbontható képeket hozzon létre. A hatás továbbra is felismerhető, mivel a forrás torzított képei világosabbak, mint a nem eltávolított források. A gravitációs mikrolengetés megfigyelhető hatása tehát a háttér-forrás ideiglenes nyilvánvaló nagyítása. Bizonyos esetekben a mikrolengető hatás akár 1000-szeresére is növelheti a háttérforrás fényerejét. Amint azt Einstein rámutatott, a mikrolengető hatás megfigyeléséhez szükséges igazítások ritkák. Sőt, mivel minden csillag mozgásban van, a hatás átmeneti és nem ismétlődő. A mikrolengedéses események hetektől hónapokig terjedő időtartam alatt fordulnak elő, és hosszú távú felméréseket igényelnek. Az ilyen felmérési programok az 1990-es évek óta léteznek. Ma két felmérési csoport működik: egy Japán / Új-Zéland együttműködés, amelyet MOA-nak (Microlensing Observations in Astrophysics) hívnak, és egy lengyel / Princeton együttműködés, OGLE néven (Optical Gravitational Lens Experiment). A MOA csapata megfigyelődik Új-Zélandról és az OGLE csapata Chiléből. Két nyomonkövetési hálózat, a MicroFUN és a PLANET / RoboNET támogatja őket, amelyek mintegy tucat távcsövet működtetnek a világ minden tájáról.
A mikrolengetési technikát a sötét anyag keresésére használták a Tejút és más galaxisok körül. Ezt a technikát más csillagok körül keringõ bolygók észlelésére is felhasználták. Ezzel a technikával Rattenbury és kollégái először tudták meghatározni a csillag alakját. A használt mikrolengetési eseményt 2002. júliusában fedezte fel a MOA csoport. Az esemény neve MOA 2002-BLG-33 (a továbbiakban: MOA-33). Az öt földi távcső megfigyeléseinek ötvözésével a HST képekkel együtt Rattenbury és munkatársai új elemzést készítettek erről az eseményről.
A MOA-33 esemény lencséje bináris csillag volt, és az ilyen bináris lencserendszerek mikrolengető fénygörbéket hoznak létre, amelyek sok információt szolgáltatnak mind a forrás, mind a lencse rendszerekről. A megfigyelő, a lencse és a forrásrendszer sajátos geometriája a MOA-33 mikrolengetési esemény során azt jelentette, hogy a forráscsillag megfigyelt időfüggő nagyítása nagyon érzékeny volt magának a forrásnak a tényleges alakjára. A forráscsillag alakját a mikrolengető eseményekben általában gömb alakúnak tekintik. A forráscsillag alakját leíró paraméterek bevezetése az elemzésbe lehetővé tette a forráscsillag alakjának meghatározását.
Rattenbury és munkatársai úgy becsülik, hogy a MOA-33 háttércsillag kissé meghosszabbodott, a poláris és az egyenlõség sugara közötti arány 1,02 -0,02 / + 0,04. A mérés bizonytalanságai miatt azonban a csillag kör alakú alakját nem lehet teljes mértékben kizárni. Az alábbi ábra összehasonlítja a MOA-33 háttércsillag alakját azokkal, amelyeket nemrég mértek Altair és Achernar esetében. Míg az Altair és az Achernar mindössze néhány párhuzamos távolságra vannak a Földtől, a MOA-33 háttércsillag egy távolabbi csillag (körülbelül 5000 parsec a Földtől). Az interferometrikus technikák valóban csak a fényes (tehát a közelben lévő) csillagokra alkalmazhatók. Éppen ellenkezőleg, a mikrolengetési technika lehetővé teszi sokkal távolabbi csillagok alakjának meghatározását. Valójában jelenleg nincs alternatív módszer a távoli csillagok alakjának mérésére.
Ez a technika azonban nagyon specifikus (és ritka) geometriai konfigurációkat igényel. Statisztikai megfontolások alapján a csoport becslése szerint az összes észlelt mikrolengetési esemény körülbelül 0,1% -a rendelkezik a szükséges konfigurációkkal. Évente mintegy 1000 mikrolengetési eseményt figyelnek meg. A közeljövőben még nagyobb számúnak kell lennie. A MOA csoport jelenleg egy új japánnal szállított 1,8 m széles látószögű távcsövet bocsát ki, amely megnövekedett sebességgel képes észlelni az eseményeket. Ezenkívül egy amerikai vezetés alatt álló csoport fontolóra veszi egy, a Microlensing Planet Finder nevű űrutazási missziót. Ezt úgy tervezték, hogy a Galaxisban minden típusú bolygót összeírjon. Melléktermékként olyan eseményeket is felismer, mint például a MOA-33, és információkat szolgáltat a csillagok alakjáról.
Eredeti forrás: Jodrell Bank Obszervatórium
