Галактическое скопление Abell 2218 искажает свет от нескольких более далеких галактик. Изображение предоставлено: ESO. Нажмите, чтобы увеличить.
Спустя пятьдесят лет после его смерти работа Альберта Эйнштейна все еще предоставляет новые инструменты для понимания нашей вселенной. Международная группа астрономов в настоящее время использует явление, впервые предсказанное Эйнштейном в 1936 году, называемое гравитационным линзированием, для определения формы звезд. Это явление, обусловленное влиянием силы тяжести на световые лучи, привело к развитию методов гравитационной оптики, в том числе гравитационного микролинзирования. Впервые эта известная техника была использована для определения формы звезды.
Большинство звезд на небе имеют форму точек, что затрудняет оценку их формы. Недавний прогресс в оптической интерферометрии позволил измерить форму нескольких звезд. Например, в июне 2003 года звезда Ахернар (Альфа Эридани) была самой плоской звездой из когда-либо замеченных с использованием наблюдений с интерферометра очень большого телескопа (подробности об этом открытии см. В пресс-релизе ESO). До настоящего времени сообщалось только о нескольких измерениях формы звезды, отчасти из-за сложности проведения таких измерений. Однако важно получить дополнительные точные определения формы звезды, поскольку такие измерения помогают проверить теоретические звездные модели.
Впервые международная команда астрономов [1] во главе с Н.Дж. Раттенбери (из Обсерватории Джодрелл Бэнк, Великобритания) применила методы гравитационного линзирования для определения формы звезды. Эти методы основаны на гравитационном изгибе световых лучей. Если свет, исходящий от яркого источника, проходит вблизи массивного объекта на переднем плане, лучи света будут согнуты, и изображение яркого источника будет изменено. Если массивный объект на переднем плане («линза») является точечным и идеально выровнен относительно Земли и яркого источника, измененное изображение, видимое с Земли, будет иметь форму кольца, так называемое «кольцо Эйнштейна». Однако большинство реальных случаев отличаются от этой идеальной ситуации, и наблюдаемое изображение изменяется более сложным образом. На изображении ниже показан пример гравитационного линзирования массивным скоплением галактик.
Гравитационное микролинзирование, используемое Раттенбери и его коллегами, также зависит от отклонения световых лучей под действием силы тяжести. Гравитационное микролинзирование - это термин, используемый для описания событий гравитационного линзирования, когда линза недостаточно массивна для получения разрешимых изображений источника фона. Эффект все еще можно обнаружить, поскольку искаженные изображения источника ярче, чем источник без линзы. Таким образом, наблюдаемый эффект гравитационного микролинзирования является временным видимым увеличением источника фона. В некоторых случаях эффект микролинзирования может увеличить яркость фонового источника до 1000 раз. Как уже указывал Эйнштейн, выравнивания, требуемые для наблюдаемого эффекта микролинзирования, редки. Более того, поскольку все звезды находятся в движении, эффект является временным и неповторяющимся. События микролинзирования происходят во временных масштабах от недель до месяцев и требуют выявления долгосрочных обследований. Такие программы обследований существуют с 1990-х годов. Сегодня работают две исследовательские группы: сотрудничество между Японией и Новой Зеландией, известное как MOA (Микролинзовые наблюдения в астрофизике), и сотрудничество между Польшей и Принстоном, известное как OGLE (Эксперимент по оптической гравитационной линзе). Команда MOA наблюдает из Новой Зеландии и команда OGLE из Чили. Они поддерживаются двумя последующими сетями, MicroFUN и PLANET / RoboNET, которые управляют около десятка телескопов по всему миру.
Техника микролинзирования была применена для поиска темной материи вокруг нашего Млечного Пути и других галактик. Этот метод также используется для обнаружения планет, вращающихся вокруг других звезд. Впервые Раттенбери и его коллеги смогли определить форму звезды, используя эту технику. Использованное событие микролинзирования было обнаружено в июле 2002 года группой МОА. Событие называется MOA 2002-BLG-33 (далее MOA-33). Комбинируя наблюдения этого события с помощью пяти наземных телескопов вместе с изображениями HST, Раттенбери и его коллеги провели новый анализ этого события.
Линза события MOA-33 была бинарной звездой, и такие бинарные линзовые системы производят микролинзирующие световые кривые, которые могут предоставить много информации как об источниках, так и о системах линз. Конкретная геометрия системы наблюдателя, линзы и источника во время события микролинзирования MOA-33 означала, что наблюдаемое зависящее от времени увеличение звезды-источника было очень чувствительным к фактической форме самого источника. Форма звезды-источника в событиях микролинзирования обычно считается сферической. Введение параметров, описывающих форму звезды-источника, в анализ позволило определить форму звезды-источника.
Раттенбери и его коллеги оценили фоновую звезду MOA-33 как слегка вытянутую, с соотношением между полярным и экваториальным радиусом, равным 1,02-0,02 / + 0,04. Однако, учитывая неопределенность измерения, нельзя полностью исключить круговую форму звезды. На рисунке ниже сравнивается форма фоновой звезды MOA-33 с недавно измеренными для Альтаира и Ахернара. В то время как Альтаир и Ахернар находятся всего в нескольких парсеках от Земли, фоновая звезда MOA-33 является более удаленной (около 5000 парсек от Земли). Действительно, интерферометрические методы могут применяться только к ярким (таким образом, близлежащим) звездам. Напротив, методика микролинзирования позволяет определять форму гораздо более удаленных звезд. Действительно, в настоящее время нет альтернативной методики для измерения формы далеких звезд.
Этот метод, однако, требует очень определенных (и редких) геометрических конфигураций. Исходя из статистических соображений, команда оценила, что около 0,1% всех обнаруженных событий микролинзирования будут иметь требуемые конфигурации. Ежегодно наблюдается около 1000 мероприятий по микролинзированию. Их должно стать еще больше в ближайшем будущем. В настоящее время группа MOA вводит в эксплуатацию новый широкоугольный телескоп 1,8 м, поставляемый Японией, который будет обнаруживать события с повышенной скоростью. Кроме того, возглавляемая США группа рассматривает планы космической миссии под названием Microlensing Planet Finder. Это разработано, чтобы обеспечить перепись всех типов планет в пределах Галактики. Как побочный продукт, он также обнаружит такие события, как MOA-33, и предоставит информацию о форме звезд.
Источник: Обсерватория Джодрелл Банк
