O Galaxy Cluster Abell 2218 distorce a luz de várias galáxias mais distantes. Crédito de imagem: ESO. Clique para ampliar.
Cinqüenta anos após sua morte, o trabalho de Albert Einstein ainda fornece novas ferramentas para entender nosso universo. Uma equipe internacional de astrônomos já usou um fenômeno previsto pela primeira vez por Einstein em 1936, chamado lente gravitacional, para determinar a forma das estrelas. Esse fenômeno, devido ao efeito da gravidade nos raios de luz, levou ao desenvolvimento de técnicas de óptica gravitacional, entre elas a microlente gravitacional. É a primeira vez que essa técnica bem conhecida é usada para determinar a forma de uma estrela.
A maioria das estrelas no céu é pontiaguda, dificultando a avaliação de sua forma. Progressos recentes na interferometria óptica tornaram possível medir a forma de algumas estrelas. Em junho de 2003, por exemplo, a estrela Achernar (Alpha Eridani) foi considerada a estrela mais plana já vista, usando observações do Very Large Telescope Interferometer (consulte o comunicado de imprensa do ESO para obter detalhes sobre essa descoberta). Até agora, apenas algumas medidas da forma estelar foram relatadas, em parte devido à dificuldade de realizar essas medidas. É importante, no entanto, obter determinações mais precisas da forma estelar, pois essas medidas ajudam a testar modelos estelares teóricos.
Pela primeira vez, uma equipe internacional de astrônomos [1], liderada por N.J. Rattenbury (do Jodrell Bank Observatory, Reino Unido), aplicou técnicas de lentes gravitacionais para determinar a forma de uma estrela. Essas técnicas dependem da curvatura gravitacional dos raios de luz. Se a luz proveniente de uma fonte brilhante passar perto de um objeto maciço em primeiro plano, os raios de luz serão dobrados e a imagem da fonte brilhante será alterada. Se o objeto maciço em primeiro plano (a 'lente') for pontual e perfeitamente alinhado com a Terra e a fonte luminosa, a imagem alterada, vista da Terra, será em forma de anel, o chamado 'anel de Einstein'. No entanto, a maioria dos casos reais difere dessa situação ideal e a imagem observada é alterada de maneira mais complicada. A imagem abaixo mostra um exemplo de lente gravitacional por um aglomerado de galáxias massivo.
O microlente gravitacional, usado por Rattenbury e seus colegas, também se baseia na deflexão dos raios de luz pela gravidade. Microlente gravitacional é o termo usado para descrever eventos de lente gravitacional em que a lente não é massiva o suficiente para produzir imagens resolvíveis da fonte de fundo. O efeito ainda pode ser detectado, pois as imagens distorcidas da fonte são mais brilhantes que a fonte sem lente. O efeito observável do microlente gravitacional é, portanto, uma aparente ampliação temporária da fonte de fundo. Em alguns casos, o efeito de microlente pode aumentar o brilho da fonte de fundo em um fator de até 1000. Como já apontado por Einstein, os alinhamentos necessários para que o efeito de microlente seja observado são raros. Além disso, como todas as estrelas estão em movimento, o efeito é transitório e não se repete. Os eventos de microlentes ocorrem em escalas de tempo de semanas a meses e exigem que pesquisas de longo prazo sejam detectadas. Tais programas de pesquisa existem desde os anos 90. Hoje, duas equipes de pesquisa estão em operação: uma colaboração Japão / Nova Zelândia conhecida como MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) e uma colaboração polonesa / Princeton conhecida como OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment). A equipe MOA observa da Nova Zelândia e a equipe OGLE do Chile. Eles são suportados por duas redes de acompanhamento, MicroFUN e PLANET / RoboNET, que operam cerca de uma dúzia de telescópios em todo o mundo.
A técnica de microlente foi aplicada para procurar matéria escura em torno da Via Láctea e de outras galáxias. Essa técnica também foi usada para detectar planetas que orbitam em torno de outras estrelas. Pela primeira vez, Rattenbury e seus colegas foram capazes de determinar a forma de uma estrela usando essa técnica. O evento de microlente usado foi detectado em julho de 2002 pelo grupo MOA. O evento é nomeado MOA 2002-BLG-33 (daqui em diante MOA-33). Combinando as observações deste evento por cinco telescópios terrestres, juntamente com imagens do HST, Rattenbury e seus colegas realizaram uma nova análise desse evento.
A lente do evento MOA-33 era uma estrela binária, e esses sistemas de lentes binárias produzem curvas de luz microlentes que podem fornecer muitas informações sobre os sistemas de origem e de lente. A geometria específica dos sistemas observador, lente e fonte durante o evento de microlente MOA-33 significou que a ampliação dependente do tempo observada da estrela da fonte era muito sensível à forma real da própria fonte. A forma da estrela fonte nos eventos de microlente é geralmente assumida como esférica. A introdução de parâmetros que descrevem a forma da estrela fonte na análise permitiu determinar a forma da estrela fonte.
Rattenbury e seus colegas estimaram que a estrela de fundo do MOA-33 estava levemente alongada, com uma razão entre o raio polar e o equatorial de 1,02-0,02 / + 0,04. No entanto, dadas as incertezas da medição, uma forma circular da estrela não pode ser completamente excluída. A figura abaixo compara a forma da estrela de fundo do MOA-33 com as medidas recentemente para Altair e Achernar. Enquanto Altair e Achernar estão a apenas alguns parsecs da Terra, a estrela de fundo do MOA-33 é uma estrela mais distante (cerca de 5000 parsecs da Terra). De fato, técnicas interferométricas só podem ser aplicadas a estrelas brilhantes (portanto próximas). Pelo contrário, a técnica de microlente permite determinar a forma de estrelas muito mais distantes. De fato, atualmente não existe uma técnica alternativa para medir a forma de estrelas distantes.
Essa técnica, no entanto, requer configurações geométricas muito específicas (e raras). Por considerações estatísticas, a equipe estimou que cerca de 0,1% de todos os eventos de microlentes detectados terão as configurações necessárias. Cerca de 1000 eventos de microlente são observados todos os anos. Eles devem se tornar ainda mais numerosos no futuro próximo. Atualmente, o grupo MOA está comissionando um novo telescópio de campo amplo de 1,8 m fornecido pelo Japão que detectará eventos a uma taxa maior. Além disso, um grupo liderado pelos EUA está considerando planos para uma missão espacial chamada Microlensing Planet Finder. Isso está sendo projetado para fornecer um censo de todos os tipos de planetas dentro da galáxia. Como subproduto, ele também detectaria eventos como o MOA-33 e forneceria informações sobre as formas das estrelas.
Fonte original: Observatório do Banco Jodrell
