Kupa galaxií Abell 2218 zkreslující světlo z několika vzdálenějších galaxií. Obrazový kredit: ESO. Klikni pro zvětšení.
Práce Alberta Einsteina i padesát let po jeho smrti stále poskytuje nové nástroje pro pochopení našeho vesmíru. Mezinárodní tým astronomů nyní použil jev, který poprvé předpověděl Einstein v roce 1936, zvaný gravitační čočka, k určení tvaru hvězd. Tento jev, způsobený vlivem gravitace na světelné paprsky, vedl k rozvoji technik gravitační optiky, mezi nimi i gravitační mikročočky. Je to poprvé, co byla tato známá technika použita k určení tvaru hvězdy.
Většina hvězd na obloze je bodová, takže je velmi obtížné vyhodnotit jejich tvar. Nedávný pokrok v optické interferometrii umožnil změřit tvar několika hvězd. V červnu 2003 byla například hvězda Achernar (Alpha Eridani) shledána jako nejplošší hvězda, jaká kdy byla pozorována, pomocí pozorování z interferometru Very Large Telescope (podrobnosti o tomto objevu viz Tisková zpráva ESO). Až dosud bylo hlášeno pouze několik měření tvaru hvězd, částečně kvůli obtížnosti provádění takových měření. Je však důležité získat další přesná určení tvaru hvězd, protože taková měření pomáhají testovat teoretické modely hvězd.
Mezinárodní tým astronomů [1] pod vedením N. J. Rattenburyho (z observatoře Jodrell Bank Observatory, UK) poprvé použil techniky gravitační čočky k určení tvaru hvězdy. Tyto techniky spoléhají na gravitační ohýbání světelných paprsků. Pokud světlo přicházející z jasného zdroje prochází blízko masivního objektu v popředí, světelné paprsky se ohýbají a obraz jasného zdroje se změní. Pokud je hmotný objekt v popředí („čočka“) bodový a dokonale zarovnaný se Zemí a jasným zdrojem, bude změněný obraz při pohledu ze Země mít tvar prstence, takzvaný „Einsteinův prstenec“. Většina reálných případů se však od této ideální situace liší a pozorovaný obraz je měněn složitějším způsobem. Obrázek níže ukazuje příklad gravitační čočky masivní kupou galaxií.
Gravitační mikročočka, jak ji používá Rattenbury a jeho kolegové, také spoléhá na vychylování světelných paprsků gravitací. Gravitační mikročočka je termín používaný k popisu gravitačních čoček, kdy čočka není dostatečně masivní, aby vytvořila rozlišitelné obrazy zdroje pozadí. Efekt lze stále detekovat, protože zkreslené obrazy zdroje jsou jasnější než zdroj bez objektivu. Pozorovatelným efektem gravitační mikročočky je tedy dočasné zdánlivé zvětšení zdroje pozadí. V některých případech může efekt mikročočky zvýšit jas zdroje pozadí až o faktor 1000. Jak již zdůraznil Einstein, zarovnání potřebná pro pozorování efektu mikročočky jsou vzácná. Navíc, jelikož jsou všechny hvězdy v pohybu, efekt je přechodný a neopakující se. K událostem mikročočky dochází v průběhu týdnů až měsíců a vyžadují dlouhodobé průzkumy, které mají být detekovány. Takové průzkumné programy existují od 90. let 20. století. Dnes fungují dva průzkumné týmy: spolupráce mezi Japonskem a Novým Zélandem známá jako MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) a spolupráce mezi Polskem a Princetonem známá jako OGLE (Experiment s optickými gravitačními čočkami). Tým MOA pozoruje z Nového Zélandu a tým OGLE z Chile. Podporují je dvě navazující sítě, MicroFUN a PLANET/RoboNET, které provozují asi tucet teleskopů po celém světě.
Technika mikročoček byla použita k hledání temné hmoty kolem naší Mléčné dráhy a dalších galaxií. Tato technika byla také použita k detekci planet obíhajících kolem jiných hvězd. Rattenbury a jeho kolegové byli poprvé schopni pomocí této techniky určit tvar hvězdy. Mikročočková událost, která byla použita, byla detekována v červenci 2002 skupinou MOA. Akce nese název MOA 2002-BLG-33 (dále MOA-33). Kombinací pozorování této události pěti pozemními dalekohledy spolu se snímky HST provedl Rattenbury a jeho kolegové novou analýzu této události.
Čočka události MOA-33 byla dvojhvězda a takové systémy binárních čoček vytvářejí světelné křivky s mikročočkami, které mohou poskytnout mnoho informací o zdroji i systému čoček. Zvláštní geometrie pozorovatele, čočky a zdrojových systémů během mikročočky MOA-33 znamenala, že pozorované časově závislé zvětšení zdrojové hvězdy bylo velmi citlivé na skutečný tvar samotného zdroje. Tvar zdrojové hvězdy v mikročočkových událostech je obvykle považován za sférický. Zavedení parametrů popisujících tvar zdrojové hvězdy do analýzy umožnilo určit tvar zdrojové hvězdy.
Rattenbury a jeho kolegové odhadli, že hvězda pozadí MOA-33 je mírně protáhlá, s poměrem mezi polárním a rovníkovým poloměrem 1,02 -0,02/+0,04. Vzhledem k nejistotám měření však nelze kruhový tvar hvězdy zcela vyloučit. Obrázek níže porovnává tvar hvězdy pozadí MOA-33 s tvarem, který byl nedávno změřen pro Altair a Achernar. Zatímco Altair i Achernar jsou jen pár parseků od Země, hvězda na pozadí MOA-33 je vzdálenější hvězda (asi 5000 parseků od Země). Interferometrické techniky lze skutečně aplikovat pouze na jasné (tedy blízké) hvězdy. Naopak technika mikročoček umožňuje určit tvar mnohem vzdálenějších hvězd. V současnosti skutečně neexistuje žádná alternativní technika pro měření tvaru vzdálených hvězd.
Tato technika však vyžaduje velmi specifické (a vzácné) geometrické konfigurace. Na základě statistických úvah tým odhadl, že asi 0,1 % všech detekovaných mikročoček bude mít požadované konfigurace. Každý rok je pozorováno asi 1000 mikročoček. V blízké budoucnosti by jich mělo být ještě více. Skupina MOA v současné době uvádí do provozu nový 1,8m širokoúhlý dalekohled dodaný Japonskem, který bude detekovat události ve zvýšené míře. Skupina vedená USA také zvažuje plány na vesmírnou misi nazvanou Microlensing Planet Finder. Toto je navrženo tak, aby poskytovalo sčítání všech typů planet v Galaxii. Jako vedlejší produkt by také detekoval události jako MOA-33 a poskytoval informace o tvarech hvězd.
Původní zdroj: Jodrell Bank Observatory