„Galaxy Cluster Abell 2218“ iškraipo šviesą iš kelių tolimesnių galaktikų. Vaizdo kreditas: ESO. Spustelėkite norėdami padidinti.
Praėjus penkiasdešimčiai metų po mirties, Alberto Einšteino darbai vis dar suteikia naujų įrankių mūsų visatos supratimui. Tarptautinė astronomų komanda žvaigždžių formai nustatyti pasinaudojo reiškiniu, kurį pirmą kartą numatė Einšteinas 1936 m., Vadinamu gravitaciniu lęšiu. Šis reiškinys dėl gravitacijos įtakos šviesos spinduliams paskatino gravitacinės optikos metodų, tarp jų ir gravitacinio mikrotraukimo, plėtrą. Pirmą kartą šis žinomas metodas buvo naudojamas žvaigždės formai nustatyti.
Dauguma žvaigždžių danguje yra panašios į taškus, todėl labai sunku įvertinti jų formą. Naujausia optinės interferometrijos pažanga leido išmatuoti kelių žvaigždžių formą. Pavyzdžiui, 2003 m. Birželio mėn. Žvaigždė Achernaras (Alfa Eridani), remiantis labai didelio teleskopo interferometro stebėjimais, buvo plokščiausia kada nors matyta žvaigždė (išsamią informaciją apie šį atradimą žr. ESO pranešime spaudai). Iki šiol buvo pranešta tik apie keletą žvaigždžių formos matavimų, iš dalies dėl sunkumų atliekant tokius matavimus. Vis dėlto svarbu gauti daugiau tikslių žvaigždžių formos nustatymų, nes tokie matavimai padeda patikrinti teorinius žvaigždžių modelius.
Pirmą kartą tarptautinė astronomų komanda [1], vadovaujama N. J. Rattenbury (iš Jodrell Bank Observatory, JK), žvaigždės formai nustatyti pritaikė gravitacinius lęšių metodus. Šios technologijos priklauso nuo šviesos spindulių gravitacinio lenkimo. Jei šviesa, sklindanti iš šviesaus šaltinio, eina arti priekinio plataus masyvo objekto, šviesos spinduliai bus sulenkti, o ryškaus šaltinio vaizdas pasikeis. Jei priešakinis masyvus objektas („objektyvas“) yra panašus į tašką ir puikiai suderintas su Žeme ir ryškiu šaltiniu, pakreiptas vaizdas, matomas iš Žemės, bus žiedo formos, vadinamojo „Einšteino žiedo“. Tačiau dauguma realių atvejų skiriasi nuo šios idealios situacijos, o stebimas vaizdas keičiamas sudėtingesniu būdu. Žemiau esančiame paveikslėlyje pateiktas gravitacinio objektyvo, kurį sukelia didžiulė galaktikų klasteris, pavyzdys.
Gravitacinis mikrotraukimas, kurį naudoja Rattenbury ir jo kolegos, taip pat priklauso nuo šviesos spindulių nukreipimo gravitacijos būdu. Gravitacinis mikrošlifavimas yra terminas, naudojamas apibūdinti gravitacinius lęšio įvykius, kai lęšis nėra pakankamai masyvus, kad būtų galima gauti tinkamus fono šaltinio vaizdus. Vis dar galima aptikti efektą, nes iškraipyti šaltinio vaizdai yra ryškesni nei nepanaudoto šaltinio. Taigi pastebimas gravitacinio mažėjimo efektas yra laikinas akivaizdus foninio šaltinio padidinimas. Kai kuriais atvejais mikrošvelninimo efektas foninio šaltinio ryškumą gali padidinti iki 1000 kartų. Kaip jau pabrėžė Einšteinas, suderinimai, reikalingi stebint mikrotraukiamąjį efektą, yra reti. Be to, kadangi visos žvaigždės juda, poveikis yra laikinas ir nesikartojantis. Mikrolenksniniai įvykiai vyksta per keletą savaičių ar mėnesių, todėl reikia nustatyti ilgalaikius tyrimus. Tokios tyrimų programos egzistavo nuo dešimtojo dešimtmečio. Šiandien veikia dvi tyrimo grupės: Japonijos ir Naujosios Zelandijos bendradarbiavimas, žinomas kaip MOA („Microlensing Observations in Astrophysics“) ir Lenkijos / Prinstono bendradarbiavimas, žinomas kaip OGLE (optinis gravitacinio objektyvo eksperimentas). MOA komanda stebi iš Naujosios Zelandijos, o OGLE komanda - iš Čilės. Juos palaiko du stebėjimo tinklai, „MicroFUN“ ir „PLANET / RoboNET“, kurie visame pasaulyje valdo apie keliolika teleskopų.
Mikrošildymo technika buvo pritaikyta tamsiosios medžiagos paieškai aplink mūsų Pieno kelią ir kitas galaktikas. Ši technika taip pat buvo naudojama aptikti planetas, skriejančias aplink kitas žvaigždes. Pirmą kartą Rattenbury ir jo kolegos sugebėjo nustatyti žvaigždės formą, naudodamiesi šia technika. MOA grupė 2002 m. Liepą aptiko mikroįpūtimo įvykį. Renginys pavadintas MOA 2002-BLG-33 (toliau - MOA-33). Sujungus šio įvykio stebėjimus penkiais antžeminiais teleskopais kartu su HST vaizdais, Rattenbury ir jo kolegos atliko naują šio įvykio analizę.
Renginio objektyvas MOA-33 buvo dvejetainė žvaigždė, o tokios dvejetainės lęšių sistemos gamina mažus šviesos sraigtus, kurie gali suteikti daug informacijos apie šaltinio ir objektyvo sistemas. Konkreti stebėtojo, objektyvo ir šaltinio sistemų geometrija per MOA-33 mikrotrauką reiškė, kad stebimas šaltinio žvaigždės padidinimas, atsižvelgiant į laiką, buvo labai jautrus paties šaltinio formai. Paprastai manoma, kad šaltinio žvaigždės forma mikrotraukinėjimo metu yra sferinė. Į analizę įtraukus pradinės žvaigždės formą apibūdinančius parametrus, buvo galima nustatyti šaltinio žvaigždės formą.
Rattenbury ir jo kolegos įvertino, kad MOA-33 foninė žvaigždė yra šiek tiek pailgi, o santykis tarp poliarinio ir pusiaujo spindulio yra 1,02 -0,02 / + 0,04. Tačiau, atsižvelgiant į matavimų neapibrėžtumą, žvaigždės apskritimo formos visiškai atmesti negalima. Žemiau pateiktame paveikslėlyje lyginama MOA-33 fono žvaigždės forma su neseniai išmatuota Altair ir Achernar. Nors Altair ir Achernar yra tik keletas parsekų nuo Žemės, MOA-33 foninė žvaigždė yra labiau nutolusi žvaigždė (apie 5000 parsekių nuo Žemės). Iš tikrųjų interferometrinius metodus galima pritaikyti tik ryškioms (taigi šalia esančioms) žvaigždėms. Priešingai, mikrolentelėjimo technika leidžia nustatyti daug tolimesnių žvaigždžių formą. Tiesą sakant, šiuo metu nėra alternatyvios metodikos tolimų žvaigždžių formai išmatuoti.
Tačiau ši technika reikalauja labai specifinių (ir retų) geometrinių konfigūracijų. Remiantis statistiniais sumetimais, komanda apskaičiavo, kad apie 0,1% visų aptiktų mikroįjungimo įvykių turės reikiamą konfigūraciją. Kiekvienais metais stebima apie 1000 mikrošildymo įvykių. Artimiausiu metu jų turėtų būti dar daugiau. Šiuo metu MOA grupė užsako naują Japonijos tiekiamą 1,8 m pločio teleskopą, kuris aptinka įvykius padidinta greičiu. Taip pat JAV vadovaujama grupė svarsto kosminės misijos, pavadintos „Microlensing Planet Finder“, planus. Tai yra skirta visų tipų planetų surašymui galaktikoje. Kaip šalutinis produktas, jis taip pat aptiktų tokius įvykius kaip MOA-33 ir pateiktų informaciją apie žvaigždžių formas.
Originalus šaltinis: „Jodrell Bank“ observatorija
