Galaxy Cluster Abell 2218 distorsionando la luz de varias galaxias más distantes. Crédito de la imagen: ESO. Click para agrandar.
Cincuenta años después de su muerte, el trabajo de Albert Einstein todavía proporciona nuevas herramientas para comprender nuestro universo. Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado un fenómeno predicho por primera vez por Einstein en 1936, llamado lente gravitacional, para determinar la forma de las estrellas. Este fenómeno, debido al efecto de la gravedad sobre los rayos de luz, condujo al desarrollo de técnicas de óptica gravitacional, entre ellas la microlente gravitacional. Es la primera vez que se utiliza esta técnica conocida para determinar la forma de una estrella.
La mayoría de las estrellas en el cielo son puntiagudas, lo que hace que sea muy difícil evaluar su forma. El progreso reciente en interferometría óptica ha permitido medir la forma de algunas estrellas. En junio de 2003, por ejemplo, se descubrió que la estrella Achernar (Alpha Eridani) era la estrella más plana jamás vista, utilizando observaciones del interferómetro del telescopio muy grande (consulte el comunicado de prensa de ESO para obtener detalles sobre este descubrimiento). Hasta ahora, solo se han informado unas pocas mediciones de forma estelar, en parte debido a la dificultad de llevar a cabo tales mediciones. Sin embargo, es importante obtener determinaciones precisas adicionales de la forma estelar, ya que tales mediciones ayudan a probar modelos estelares teóricos.
Por primera vez, un equipo internacional de astrónomos [1], dirigido por N.J. Rattenbury (del Observatorio Jodrell Bank, Reino Unido), aplicó técnicas de lentes gravitacionales para determinar la forma de una estrella. Estas técnicas se basan en la curvatura gravitacional de los rayos de luz. Si la luz proveniente de una fuente brillante pasa cerca de un objeto masivo en primer plano, los rayos de luz se doblarán y la imagen de la fuente brillante se alterará. Si el objeto masivo en primer plano (la "lente") tiene forma de punto y está perfectamente alineado con la Tierra y la fuente brillante, la imagen alterada vista desde la Tierra tendrá forma de anillo, el llamado "anillo de Einstein". Sin embargo, la mayoría de los casos reales difieren de esta situación ideal, y la imagen observada se altera de una manera más complicada. La imagen a continuación muestra un ejemplo de lente gravitacional por un cúmulo de galaxias masivo.
La microlente gravitacional, utilizada por Rattenbury y sus colegas, también se basa en la desviación de los rayos de luz por la gravedad. La microlente gravitacional es el término utilizado para describir eventos de lentes gravitacionales en los que la lente no es lo suficientemente masiva como para producir imágenes resolubles de la fuente de fondo. El efecto aún se puede detectar ya que las imágenes distorsionadas de la fuente son más brillantes que la fuente sin lente. El efecto observable de la microlente gravitacional es, por lo tanto, un aumento temporal aparente de la fuente de fondo. En algunos casos, el efecto de microlente puede aumentar el brillo de la fuente de fondo en un factor de hasta 1000. Como ya señaló Einstein, las alineaciones requeridas para que se observe el efecto de microlente son raras. Además, como todas las estrellas están en movimiento, el efecto es transitorio y no se repite. Los eventos de microlente ocurren en escalas temporales de semanas a meses, y requieren que se detecten encuestas a largo plazo. Tales programas de encuestas han existido desde la década de 1990. En la actualidad, operan dos equipos de encuesta: una colaboración entre Japón y Nueva Zelanda conocida como MOA (Observaciones de microlente en astrofísica) y una colaboración entre Polonia y Princeton conocida como OGLE (Experimento de lente gravitacional óptica). El equipo MOA observa desde Nueva Zelanda y el equipo OGLE desde Chile. Están respaldados por dos redes de seguimiento, MicroFUN y PLANET / RoboNET, que operan alrededor de una docena de telescopios en todo el mundo.
La técnica de microlente se ha aplicado para buscar materia oscura alrededor de nuestra Vía Láctea y otras galaxias. Esta técnica también se ha utilizado para detectar planetas que orbitan alrededor de otras estrellas. Por primera vez, Rattenbury y sus colegas pudieron determinar la forma de una estrella utilizando esta técnica. El evento de microlente que se utilizó fue detectado en julio de 2002 por el grupo MOA. El evento se llama MOA 2002-BLG-33 (en adelante MOA-33). Combinando las observaciones de este evento con cinco telescopios terrestres junto con imágenes HST, Rattenbury y sus colegas realizaron un nuevo análisis de este evento.
La lente del evento MOA-33 era una estrella binaria, y tales sistemas de lentes binarios producen curvas de luz de microlente que pueden proporcionar mucha información sobre los sistemas de fuente y lente. La geometría particular de los sistemas de observación, lente y fuente durante el evento de microlente MOA-33 significaba que el aumento dependiente del tiempo observado de la estrella fuente era muy sensible a la forma real de la fuente misma. Por lo general, se supone que la forma de la estrella fuente en los eventos de microlente es esférica. La introducción de parámetros que describen la forma de la estrella fuente en el análisis permitió determinar la forma de la estrella fuente.
Rattenbury y sus colegas estimaron que la estrella de fondo MOA-33 es ligeramente alargada, con una relación entre el radio polar y ecuatorial de 1.02 -0.02 / + 0.04. Sin embargo, dadas las incertidumbres de la medición, no se puede excluir por completo una forma circular de la estrella. La siguiente figura compara la forma de la estrella de fondo MOA-33 con las medidas recientemente para Altair y Achernar. Mientras que Altair y Achernar son solo unos pocos parsecs de la Tierra, la estrella de fondo MOA-33 es una estrella más distante (aproximadamente 5000 parsecs de la Tierra). De hecho, las técnicas interferométricas solo se pueden aplicar a estrellas brillantes (por lo tanto, cercanas). Por el contrario, la técnica de microlente permite determinar la forma de estrellas mucho más distantes. De hecho, actualmente no existe una técnica alternativa para medir la forma de estrellas distantes.
Sin embargo, esta técnica requiere configuraciones geométricas muy específicas (y raras). A partir de consideraciones estadísticas, el equipo estimó que aproximadamente el 0.1% de todos los eventos de microlente detectados tendrán las configuraciones requeridas. Se observan aproximadamente 1000 eventos de microlente cada año. Deberían hacerse aún más numerosos en el futuro cercano. El grupo MOA está encargando actualmente un nuevo telescopio de campo amplio de 1,8 m suministrado por Japón que detectará eventos a una velocidad mayor. Además, un grupo liderado por Estados Unidos está considerando planes para una misión espacial llamada Microlensing Planet Finder. Esto está siendo diseñado para proporcionar un censo de todos los tipos de planetas dentro de la Galaxia. Como subproducto, también detectaría eventos como MOA-33 y proporcionaría información sobre las formas de las estrellas.
Fuente original: Observatorio del Banco Jodrell
