Galaxy Cluster Abell 2218 distorce la luce da diverse galassie più distanti. Credito d'immagine: ESO. Clicca per ingrandire.
Cinquanta anni dopo la sua morte, il lavoro di Albert Einstein fornisce ancora nuovi strumenti per comprendere il nostro universo. Un team internazionale di astronomi ha ora utilizzato un fenomeno predetto per la prima volta da Einstein nel 1936, chiamato lente gravitazionale, per determinare la forma delle stelle. Questo fenomeno, dovuto all'effetto della gravità sui raggi luminosi, ha portato allo sviluppo di tecniche di ottica gravitazionale, tra cui la microlensing gravitazionale. È la prima volta che questa tecnica ben nota è stata utilizzata per determinare la forma di una stella.
La maggior parte delle stelle nel cielo sono a punta, il che rende molto difficile valutare la loro forma. I recenti progressi nell'interferometria ottica hanno permesso di misurare la forma di alcune stelle. Nel giugno 2003, ad esempio, la stella Achernar (Alpha Eridani) è stata trovata come la stella più piatta mai vista, usando le osservazioni dell'interferometro del telescopio molto grande (vedere il comunicato stampa dell'ESO per i dettagli su questa scoperta). Fino ad ora, sono state riportate solo alcune misurazioni della forma stellare, in parte a causa della difficoltà di eseguire tali misurazioni. È importante, tuttavia, ottenere ulteriori determinazioni accurate della forma stellare, poiché tali misurazioni aiutano a testare modelli stellari teorici.
Per la prima volta, un team internazionale di astronomi [1], guidato da N.J. Rattenbury (dall'Osservatorio Jodrell Bank, Regno Unito), ha applicato tecniche di lente gravitazionale per determinare la forma di una stella. Queste tecniche si basano sulla flessione gravitazionale dei raggi luminosi. Se la luce proveniente da una sorgente luminosa passa vicino a un oggetto massiccio in primo piano, i raggi di luce verranno piegati e l'immagine della sorgente luminosa verrà alterata. Se l'oggetto massiccio in primo piano (l '"obiettivo") è simile a un punto e perfettamente allineato con la Terra e la fonte luminosa, l'immagine alterata vista dalla Terra avrà una forma ad anello, il cosiddetto "anello di Einstein". Tuttavia, la maggior parte dei casi reali differisce da questa situazione ideale e l'immagine osservata viene modificata in modo più complicato. L'immagine seguente mostra un esempio di lente gravitazionale da parte di un enorme ammasso di galassie.
Anche il microlensing gravitazionale, usato da Rattenbury e dai suoi colleghi, si basa sulla deflessione dei raggi luminosi per gravità. Microlensing gravitazionale è il termine usato per descrivere gli eventi di lente gravitazionale in cui l'obiettivo non è abbastanza massiccio da produrre immagini risolvibili della sorgente di sfondo. L'effetto può ancora essere rilevato poiché le immagini distorte della sorgente sono più luminose della sorgente senza lente. L'effetto osservabile della microlensing gravitazionale è quindi un ingrandimento apparente temporaneo della sorgente di fondo. In alcuni casi, l'effetto di microlensing può aumentare la luminosità della sorgente di sfondo di un fattore fino a 1000. Come già sottolineato da Einstein, gli allineamenti necessari per osservare l'effetto di microlensing sono rari. Inoltre, poiché tutte le stelle sono in movimento, l'effetto è transitorio e non ripetitivo. Gli eventi di microlensing si verificano nel tempo da settimane a mesi e richiedono il rilevamento di sondaggi a lungo termine. Tali programmi di indagine esistono dagli anni '90. Oggi sono attivi due team di rilevamento: una collaborazione Giappone / Nuova Zelanda nota come MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) e una collaborazione polacca / Princeton nota come OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment). Il team MOA osserva dalla Nuova Zelanda e il team OGLE dal Cile. Sono supportati da due reti di follow-up, MicroFUN e PLANET / RoboNET, che operano su una dozzina di telescopi in tutto il mondo.
La tecnica di microlensing è stata applicata per cercare la materia oscura intorno alla nostra Via Lattea e altre galassie. Questa tecnica è stata anche utilizzata per rilevare pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Per la prima volta, Rattenbury e i suoi colleghi sono stati in grado di determinare la forma di una stella usando questa tecnica. L'evento di microlensing utilizzato è stato rilevato nel luglio 2002 dal gruppo MOA. L'evento si chiama MOA 2002-BLG-33 (di seguito MOA-33). Combinando le osservazioni di questo evento con cinque telescopi terrestri e immagini HST, Rattenbury e i suoi colleghi hanno effettuato una nuova analisi di questo evento.
L'obiettivo dell'evento MOA-33 era una stella binaria e tali sistemi di lenti binarie producono curve di luce microlenti che possono fornire molte informazioni sia sui sistemi sorgente che su quelli delle lenti. La particolare geometria dell'osservatore, dell'obiettivo e dei sistemi sorgente durante l'evento di microlente MOA-33 ha significato che l'ingrandimento dipendente dal tempo osservato della stella sorgente era molto sensibile alla forma effettiva della sorgente stessa. La forma della stella di origine negli eventi di microlente è generalmente considerata sferica. L'introduzione di parametri che descrivono la forma della stella sorgente nell'analisi ha permesso di determinare la forma della stella sorgente.
Rattenbury e i suoi colleghi hanno stimato che la stella di fondo MOA-33 fosse leggermente allungata, con un rapporto tra il raggio polare ed equatoriale di 1,02 -0,02 / + 0,04. Tuttavia, date le incertezze della misurazione, una forma circolare della stella non può essere completamente esclusa. La figura seguente confronta la forma della stella di fondo MOA-33 con quelle recentemente misurate per Altair e Achernar. Mentre sia Altair che Achernar sono solo pochi parsecs dalla Terra, la stella di fondo MOA-33 è una stella più distante (circa 5000 parsecs dalla Terra). In effetti, le tecniche interferometriche possono essere applicate solo a stelle luminose (quindi vicine). Al contrario, la tecnica di microlensing consente di determinare la forma di stelle molto più distanti. Infatti, attualmente non esiste una tecnica alternativa per misurare la forma di stelle distanti.
Questa tecnica, tuttavia, richiede configurazioni geometriche molto specifiche (e rare). Da considerazioni statistiche, il team ha stimato che circa lo 0,1% di tutti gli eventi di microlensing rilevati avrà le configurazioni richieste. Circa 1000 eventi di microlensing vengono osservati ogni anno. Dovrebbero diventare ancora più numerosi nel prossimo futuro. Il gruppo MOA sta attualmente commissionando un nuovo telescopio grandangolare da 1,8 m fornito in Giappone che rileverà gli eventi a una velocità maggiore. Inoltre, un gruppo guidato dagli Stati Uniti sta prendendo in considerazione piani per una missione spaziale chiamata Microlensing Planet Finder. Questo è stato progettato per fornire un censimento di tutti i tipi di pianeti all'interno della Galassia. Come sottoprodotto, rileva anche eventi come MOA-33 e fornisce informazioni sulle forme delle stelle.
Fonte originale: Jodrell Bank Observatory
