Hvordan man vejer stjerner med gravitationslinser

Astronomi og astrofysik udgiver forudsigelserne af passager i forgrundsstjerner foran baggrundsstjerner. Et hold af astronomer, ved hjælp af ultrapræcise målinger fra Gaia-satellitten, har nøjagtigt forudsagt to passager i de næste måneder. Hver begivenhed vil producere skift i baggrundsstjernens position på grund af lysets afbøjning ved tyngdekraften, og vil tillade måling af massen af ​​forgrundsstjernen, hvilket er ekstremt vanskeligt at bestemme på andre måder.

Hver stjerne i Mælkevejen er i bevægelse. Men på grund af afstandene deres ændringer i position, de såkaldte egenbevægelser, er meget små og kan kun måles med store teleskoper over lange tidsperioder. I meget sjældne tilfælde, en forgrundsstjerne passerer en stjerne i baggrunden, i umiddelbar nærhed set fra Jorden. Lys fra denne baggrundsstjerne skal krydse forgrundsstjernens gravitationsfelt, hvor i stedet for at følge lige stier, lysstrålerne er bøjet. Det er som en linse, undtagen her er afvigelsen forårsaget af rum- og tidsforvrængning omkring enhver massiv krop. Denne effekt var en af ​​hjørnestensforudsigelserne i Einsteins generelle relativitetsteori og er blevet verificeret i solsystemtests i årtier. Denne forvrængning af lyset fra forgrundsstjernen kaldes gravitationslinser:lyset fra baggrundsstjernen afviges eller fokuseres til en mindre vinkel, og stjernen ser lysere ud. Hovedeffekten er ændringen i stjernens tilsyneladende position på himlen, fordi afvigelsen flytter lysets centrum i forhold til andre fjernere stjerner. Begge disse effekter afhænger kun af én ting, massen af ​​linselegemet, i dette tilfælde forgrundsstjernen. Dermed, gravitationslinser er en metode til at veje stjerner. Rent faktisk, at måle massen af ​​stjerner, der ikke er en del af en dobbeltstjerne, er ellers ekstremt vanskeligt at gøre.

Tidligere, vanskeligheden ved denne metode var at kunne forudsige stjernernes bevægelser med høj nok præcision. Det spektakulære datasæt med bogstaveligt talt milliarder af stjernepositioner og egenbevægelser, der for nylig blev offentliggjort som Gaia Data Release 2 af ESA Gaia-konsortiet, har gjort denne forskning mulig. Disse data blev brugt af Jonas Klüter, der laver en ph.d. ved Heidelberg Universitet, at søge efter så tætte passager af stjerner. Af de mange nære møder, der vil ske i de næste 50 år, to passager foregår lige nu:de nærmeste vinkeladskillelser vil blive nået i de næste par uger med målbare effekter på baggrundsstjernernes positioner. Navnene på disse to forgrundsstjerner er Luyten 143-23 og Ross 322; de bevæger sig hen over himlen med tilsyneladende hastigheder på omkring 1, 600 og 1, 400 millibuesekunder om året, henholdsvis. De nærmeste vinkeladskillelser mellem forgrunds- og baggrundsstjerner vil forekomme i juli og august 2018, henholdsvis, når de tilsyneladende positioner af baggrundsstjernerne vil blive forskudt, på grund af den astrometriske mikrolinseeffekt, med 1,7 og 0,8 millibuesekunder. Et millibuesekund svarer til den vinkel, hvorunder et menneske, der ligger på månens overflade, vil blive set. Det er en udfordrende opgave, men med de bedste teleskoper på jorden, disse forskydninger af stjernepositioner er målbare.