Einstein azt mondta, lehetetlen, most megcsinálták

Amerikai csillagászoknak sikerült a gyakorlatban megvalósítani, amit Albert Einstein általános relativitáselmélete megjósolt, de maga Einstein úgy ítélte meg, soha nem lesz lehetőségünk megtapasztalni: észlelték egy Napnál távolabbi csillag gravitációs lencsehatását, és a segítségével megmérték egy másik csillag tömegét – írja a Los Angeles Times.

A Science szaklapban megjelent tanulmány igazolta az általános relativitáselméletének egy fontos elemét, pontosabban annak egy speciális esetét. Einstein 1915-ben leírta a gravitációs lencsehatás jelenségét, amelynek a lényege, hogy ha egy csillag fénye egy másik nagy tömegű objektum mellett halad el, annak gravitációja nagyítólencseként koncentrálja és elhajlítja a fényt.

Ezt már 1919-ben megfigyeléssel sikerült igazolni, amikor egy napfogyatkozáskor Sir Arthur Eddington felfedezte, hogy a kitakart Nap koronájának közelében látható csillagok nem ott helyezkednek el, ahol kéne nekik: a Nap gravitációja eltérítette a fényüket. Ezt a jelenséget azóta sikerrel használják távoli jelenségek feltérképezésére, például a közvetlen megfigyeléshez túl halvány galaxisok esetében. Egy változatát, a gravitációs mikrolencse-hatást pedig bolygók keresésénél vetik be, legutóbb például idén áprilisban találtak a segítségével egy Plútónál is hidegebb exobolygót.

Eddig azonban a közeli Napon kívül galaxisok és más nagyobb, komplex objektumok szolgáltak ilyen lencseként, ezek viszont nem adtak túl pontos eredményt. A pontszerű csillagok sokkal jobban funkcionálnának lencseként, ilyet viszont a Napnál távolabbi csillagoknál eddig még nem sikerült megfigyelni.

Kailash Sahu, a Baltimore-i Space Telescope Science Institute munkatársa és csapata éppen ilyen, két csillag közötti lencsehatást kerestek. Két csillag fedésbe kerülését viszont jóval nehezebb elkapni, mint két galaxisét, ráadásul a lencsehatás is sokkal kisebb, vagyis nehezebben érzékelhető. A kutatók a Hubble űrtávcsővel kerestek ilyen csillagokat, és végül a Stein 2051 B nevű fehér törpére esett a választásuk, amelyről tudták, hogy el fog haladni egy távolabbi csillag előtt. Még így se volt könnyű dolguk, hogy tudták, hova kell nézniük, mert a távolabbi csillag négyszázszor halványabb volt, mint az azt kitakaró fehér törpe.

Mintha egy szentjánosbogár mozgását akartuk volna megmérni egy villanykörte előtt, 1500 mérföldről – érzékeltette a feladat nehézségét Sahu.

Einstein-gyűrű és csillagbukfenc

A kutatók egy Einstein-gyűrűt akartak lencsevégre kapni: a lencsehatás olyan esetét, amikor a közelebbi csillag olyan tökéletesen takarja ki a távolabbit, hogy abból csak egy fénygyűrű látszik – mint a teljes napfogyatkozáskor, csak két csillaggal. Einstein 1936-ban írta le ezt a jelenséget, de úgy gondolta, hogy a ritkasága és a technikai korlátok miatt „természetesen lehetetlen, hogy közvetlenül megfigyeljük”.

Amikor a fehér törpe egy vonalba került a másik csillaggal, létrejött az Einstein-gyűrű. Mivel azonban a kitakarás nem volt tökéletes, a gyűrű valójában inkább ellipszis alakú lett, amely az egyik oldalán fényesebb volt, mint a másikon. Ezért ahogy a fehér törpe elhaladt, és a gravitációja eltérítette a távolabbi csillag fényét, az ellipszis pozíciója fokozatosan eltolódott, mintha a csillag bukfencet vetett volna a fehér törpe körül. (Maga a csillag persze valójában nem mozdult el.)
Ráadásul annak köszönhetően, hogy a gyűrű ellipszis alakú volt, a kutatóknak sikerült a segítségével közvetlenül megmérni a Stein 2051 B tömegét is, amivel a csillagászok közvetett módszerekkel már évek óta sikertelenül próbálkoztak. Mint kiderült, a Nap tömegének nagyjából kétharmada.
A felfedezés tehát új eszközt adott a csillagászok kezébe távoli csillagok pontosabb megismeréséhez.