Хороший компактный обзор по микролинзированию. Скорее даже лекция, где понятно разобраны основные вопросы. Однако обзоров много. Этот интересен еще и тем, что в конце приводится список хороших задач по линзированию с решениями. Этим материал может быть полезен и студентам, и преподавателям.

Галактики приобретают угловой момент за счет приливных воздействий в процессе формирования крупномасштабной структуры. Разумеется, параметры вращения оказывают скоррелированы с другими параметрами галактик и окружающих их структур. Все это так или иначе может проявляться в наблюдениях (в частности, в данных по линзированию). Всему этому и посвящен данный обзор. Написано отнюдь не просто.

Авторы интерпретируют событие микролинзирование MOA-2007-BLG-192 как пару из суб-звездного объекта (0.06 массы Солнца) и маломассивной планеты (5 масс Земли). Однако, по линзированию без оптического отождествления нельзя точно определить параметры, речь идет лишь о наиболее вероятных (достаточно точно определяется лишь отношение масс). С другой стороны, есть надежда все-таки увидеть линзу и исследовать ее (идут наблюдения на VLT). В любом случае, уже можно утверждать, что мы имеем дело с наиболее легким объектом, около которого есть планета. А вот является ли планета наиболее легкой из известных, покажут будущие наблюдения.

Не устаю удивляться, какие возможности дает гравитационное микролинзирование для изучения неразличимых с помощью современных приборов объектов. Идея проста, продставьте себе линзирование далекого квазара: есть квазар, есть мы, а между нами галактика, выступающая в роли линзы. Но в этой галактике есть звезды. И они могут давать эффект микролинзирования. Источником в данном случае является аккреционный диск вокруг сверхмассивной черной дыры в квазаре. В результате, мы можем получать оценки размера излучающей части диска. Это использовалось для проверки моделей диска (модель Шакуры-Сюняева хорошо подходит), для изучения корреляции размера диска с массой черыной дыры и т.д. В очередной статьей авторы изучают линзирование в рентгеновском диапазоне, что довольно нетривиально. Можно оценить размер излучающей области. Результат (менее 6 граврадиусов) налагает существенные ограничения на модели корон дисков в активных ядрах.

Слабое линзирование является "полезным" явлением, т.к. помогает, например, выявлять распределение массы в скоплениях галактик. Т.е., оно используется космологами как инструмент. В статье дается подробный обзор по этой теме. Описывается базовая теория, рассказывается, как проводятся наблюдения и их обработка. Наконец, обсуждаются сложности, пути их преодоления и будущие проекты.

Статья содержит хороший обзор по микролинзированию. Работа будет опубликована в томе, посвященном Богдану Пачинскому. Именно он в 1986 году показал, что современные ПЗС-матрицы уже позволяли проводить поиски микролинзирования. Собственно, с этой статьи Пачинского и начался бум в этой области.

Конечно, уже Эйнштейн сделал все простые оценки, связанные с микролинзированием, и показал, что вероятность события мала (в обзоре есть интересные цитаты из Эйнштейна, советую посмотреть). Затем в 1969 годы вышла статья А. Бялко в Астрономическом журнале. Но до середины 80-х поиски микролинзирования были бы делом безнадежным.

Сейчас в мире работает несколько групп, наблюдающих события микролинзирования. Основная часть обзора посвящена новым результатам. Перечислим лишь темы: наблюдения экзопланет, определение параметров линз (напомню, что измерения масс одиночных звезд впервые были осуществлены именно этим методом), исследования звездных атмосфер, микролинзирование на двойных системах.

С помощью микролинзирования вокруг звезды с массой 0.5 солнечных, находящейся на расстоянии около 1.5 кпк от нас, открыты две планеты. Массы составляют 0.71 и 0.27 массы Юпитера. Расстояния от звезды 2.3 и 4.6 а.е. Т.о., это весьма похоже на Юпитер и Сатурн в Солнечной системе.

Для анализа открытия планет понадобились данные множества обсерваторий, наблюдавшие данной событие микролинзирования (оно получило код OGLE-2006-BLG-109).

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

По данным наблюдений на Космическом телескопе и на Спитцере обнаружен интересный объект. Авторы полагают, что это яркая сильно лизнированная галактика на красном смещении 7-8. Пока это лишь кандидат - т.е., точно определить свойства галактики и красное смещение не удается. Но, если оценка будет подтверждена, то это будет самая яркая (из известных на сегодняшний день) галактика на столь большом расстоянии от нас.

Открыт красивейший случай линзирования: двойное эйнштейновское кольцо. Для этого надо, чтобы три галактики оказались почти на одной прямой.

Изображение двойного кольца. Хотя линза первоначально была открыта по данным Слоановского обзора, но качественное изображение получено уже Космическим телескопом. Справа показано увеличенное изображение, с которого убрали галактику-линзу.

Галактика, играющая роль линзы, находится на красном смещении z=0.222. Внутреннее кольцо - на z=0.609. Где находится второе кольцо точно неизвестно, но скорее всего это z=2-5.

В принципе, линзы с двумя галактиками-источниками должны встречаться не так уж редко: раз на 40-80 случаев сильного линзирования. А сильное линзирование встречается примерно раз на 200 массивных галактик ранних типов. Тем не менее, красивое двойное кольцо эйнштейна найдено впервые. Ведь для получения двух эйнштейновских колец надо, чтобы выравнивание галактик на одной прямой было очень хорошим. Неудивительно, что сделано это в рамках Слоановского цифрового обзора неба. Причем, авторам повезло: столь редкий зверь попался после обнаружения примерно 90 линз.

Разумеется, более далекая галактика линзируется не только собственно линзой на z=0.222), но и вторым (более близким, z=0.609) источником, поэтому второе кольцо шире. Так что ситуация непростая. и авторы детально ее моделируют.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Напомню, что пока самая легкая планета (с массой порядка 5 земных) была обнаружена методом микролинзирования. Здесь, правда, нужно сделать один комментарий о методе. Мы говорим о микролинзировании, когда одна звезда линзируется другой (или аналогичным объектом: белым карликом, нейтронной звездой, черной дырой, бурым карликом и тп.). Соответственно, ученые следят одновременно за миллионами звезд-источников. Если прямо перед одной из них пролетит звезда-линза, то мы увидим возрастание блеска звезды-источника. Если у линзы есть спутник (планета), то на кривой блеска будет характерный пичок. Анализируя кривую блеска можно получить распределение вероятностей для параметров линзы (и ее спутника, если он есть). Но крайне редко удается обнаружить саму линзу! Так что несмотря на свою силу метод микролинзирования, в смысле поиска экзопланет, имеет и существенные недостатки: и звезда-линза и ее спутник чаще всего не наблюдаются после события микролинзирования, а параметры не определяются достаточно достоверно. Тем не менее.....

Тем не менее, в обозримом будущем только этот метод может позволить набрать большую статистику по легким планетам. А для этого надо много наблюдать. А для этого нужно много телескопов-роботов, совместные усилия и хорошая обработка данных. Вот это-то и является предметом статьи. Возможно, что и сами звезды-линзы удасться "выхватывать".

До чего дошел прогресс! С помощью скромных (2.2 метра) инструментов люди изучают переменные звезды в галактике Центавр А, да еще надеются на поиски микролинзирования в этой неблизкой галактике! Обнаружена 271 переменная звезда. Показана эффективность метода наблюдений.

Хороший компактный обзор по микролинзированию. Скорее даже лекция, где понятно разобраны основные вопросы. Однако обзоров много. Этот интересен еще и тем, что в конце приводится список хороших задач по линзированию с решениями. Этим материал может быть полезен и студентам, и преподавателям.

Собственно, название отражает содержание. Небольшой обзор посвящен одному из методов поиска экзопланет. Существенно, что этот метод уже сейчас позволяет обнаруживать небольшие планеты типа Земли. Конечно, огромным недостатком метода является то, что после обнаружения события микролинзирования звезда с планетой может быть ``утеряна``. Этому посвящен эпиграф статьи, с которым я советую ознакомиться :).

Как известно, согласно теории заговора обзоры по микролинзированию были сделаны, чтобы получить данные по переменным звездам, поскольку иначе на них не дали бы денег. Это, конечно, шутка, но в каждой шутке есть доля юмора. В самом деле, именно благодаря проектам по микролинзированию мы имеем колоссальный набор данных по переменным звездам разных типов. В данной статье представлены данные по нескольким тысячам затменных двойных в Магеллановых облаках. Анализ части данных можно найти здесь.

Обзор посвящен наблюдениям линзирования в радиодиапазоне при использовании интерферометров со сверхдлинной базой.

31 Октября 2006 года японский любитель астрономии А. Таго обнаружил сильное (4.5 звездных величины) увеличение блеска одной из звезд в созвездии Кассиопеи. Оказалось, что возрастание блеска было вызвано микролинзированием. В данной статье авторы детально разбирают данное событие.

Обычно события микролинзирования ищут в богатых звездных полях. Здесь же все происходит не в направлении на близкую галактику или балдж нашей Галактики, а в обычном (бедном) звездном поле. Это первое такое событие. Кроме того, оказалось, что источником послужила близкая и яркая звезда (расстояние около 1 кпк, блеск около 11.4 величины), что не удивительно, коли уж мы разбираем такой необычный случай. Так что единым махом поставлено два рекорда для звезд-источников в событиях линзирования.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

По данным Слоановского цифрового обзора неба обнаружено очередное кольцо Эйнштейна. Точнее, не совсем целое кольцо, а "подкова". Наблюдения на 6-метровом телескопе в САО показали, что линзой является гигантская красная галактика.

Авторы обнаружили, с помощью автоматического обзора неба, интересное событие микролинзирования. Достаточно яркая (11 звездная величина, спектральный класс А0) и близкая (1 кпк) звезда вдруг увеличила свой блеск примерно в 40 раз (4 звездные величины), потом блеск уменьшился до прежнего значения. Причем, и подъем и спад происходили одинакого на разных длинах волн. Именно эта ахроматичность и симметрия изменения блеска говорят о том, что это линзирование.

Авторы полагают, что данный пример говорит о том, что с помощью небольших автоматических обзоров неба можно заниматься поиском маломассивных звезд, а также планет, гораздо более эффективно, чем полагали ранее.

Обычно, когда наблюдают эффект микролинзирования, то объект-линза остается неизвестным. Что-то темное и массивное пролетело между нами и источником - и все. Редко-редко удается потом рассмотреть саму линзу. Вот впервые разглядели звездочку, вызвавшую событие MACHO-95-BLG-37. Ей оказалась звезда типа Солнца (чуть меньше и холоднее, спектральный класс К2) с массой около 0.6 солнечных на расстоянии 3.5 кпк от нас.

Среди множества событий микролинзирования есть несколько, для которых оценка массы говорит о том, что линзой могла быть нейтронная звезда или черная дыра. С помощью численного моделирования авторы воспроизводят популяцию одиночных нейтронных звезд и черных дыр в Галактике и изучают вопрос о том, сколько событий микролинзирования можно ожидать от этих объектов и как они будут распределены на небе. Результаты таковы: события происходят в основном в пределах 10 градусов от направления на центр Галактики, темп событий - несколько штук в год.

Не думаю, что что-то существенное можно добавить к этому обзору по микролинзированию.

Подробный обзор, посвященный поиску планет методом микролинзирования. Как известно, несколько планет (в том числе очень интересные) уже обнаружены с помощью этой методики. Так что статья не чисто теоретическая.

Как известно, гроб забивают не одним гвоздем.

Не смотря на то, что сами авторы гипотезы о том, что пара галактик CSL-1 является результатом линзирования на космической струне, уже отказались от своего первоначального предположения, и сделали это именно благодаря наблюдениям на Космическом телескопе, появилась еще одна статья, авторы которой "закрывают" возможность того, что мы имеем в данном случае дело с космической струной.

Явственно показано, что это две разные галактики, а не два изображения одного и того же объекта.

Совсем недавно по всем лентам прошло сообщение об открытии экзопланеты с массой около 3-7 масс Земли. Открытие было сделано методом микролинзирования. В данной статье обсуждается, насколько эффективно смогут будущие проекты по микролинзированию находить планеты типа Земли в т.н. зонах обитания (т.е. на таких расстояниях от своих звезд, что условия оказываются подходящими для возникновения белковой жизни).

Результат, с одной стороны, не очень утешительный. Лишь около (на самом деле, менее) одного процента планет с земной массой из числа потенциально регистрируемых в таких обзорах будут попадать в зону обитания. Дело в том, что зона обитания слишком близка к звезде, особенно при малой массе звезды. Последнее обстоятельство как раз очень важно. Ведь маломассивных звезд больше. Если же мы рассмотрим только звезды с массой близкой к солнечной, то там все гораздо лучше.

Спутник GAIA позволит наблюдать отклонение света звезд в гравитационном поле Юпитера. Авторы рассматривают, какие возможности появятся в связи с этим для новых тестов Общей теории относительности. Поскольку про Юпитер много что известно, наблюдения позволят промерить кое-что интересное.

Огромный обзор по слабому линзированию.

Со слабым линзированием мы сталкиваемся в основном в космологии. Линзами в основном выступают скопления галактик. Благодаря эффекту слабого линзирования удается реконструировать распределение масс в скоплениях, что на руку космологам, и в настоящее время эта методика активно применяется в астрономии.

Авторы продолжают исследование объекта, который считают первым примером линзы на космической струне. В данной статье показано, что два изображения спектрально идентичны на уровне достоверности 99.9%.

В результате наблюдений микролинзирования удалось определить форму звезды-источника. Точнее говоря, удалось установить ограничение на степень ее сжатия. Отношение большой полуоси к малой (считая звезду эллипсоидом) ограничено значениями 1-1.06 со средним 1.02. Т.е. на низком уровне значимости все-таки зарегистрировано сжатие.

Открыта новая гравитационная линза. Интересно тут то, что во-первых, мы видим (пусть и не идеальное) кольцо Эйнштейна, а во-вторых то, что и линза и источник находятся на больших красных смещениях. Линза имеет z=0.986, а источник z=3.773.

Популярный обзор предсказаний теорий относительности в астрофизике: гравитационное линзирование и гравитационное красное смещение, эффект Лензе-Тирринга, гравитационные волны и, разумеется, космологические эффекты.

Основная идея, лежащая в основании проекта MACHO - наличие значительной массы барионной темной материи в гало нашей Галактики в виде компактных объектов типа маломассивных звезд, планет и т.п. Авторы показывают, что эра MACHO закончилась: искомые объекты не обнаружены. Все события микролинзирования, обнаруженные в проектах MACHO и EROS, объясняются известными звездными популяциями.

У большинства гравитационных линз расстояние между изображениями невелико. "Широких" гравитационных линз, расстояние между изображениями в которых составляет несколько угловых секунд(!), известно всего несколько. CLASS B2108+213 - самый новый и "самый широкий" из этих объектов. Он был открыт и исследован в рамках радиообзора CLASS (Cosmic Lens All-Sky Survey), который проводился на VLA на частоте 8.46 ГГц и на MERLIN на 5 ГГц. Как радиоизображения, так и последующие оптические фотографии с Хаббловского телескопа, показали присутствие двух линзирующих галактик и двух изображений (одно - сильнее всего линзированное - с дугой).

Сверху изображение линзы и двух галактик в фильтре F814 Хаббловского телескопа. На этом снимке два больших изображения в центре - линзирующие галактики, внизу слева и справа сверху - линзированные изображения удаленного источника. На нижнем снимке галактики в центр были "вычтены", линзированные изображения стали видны гораздо четче, особенно дуга возле верхнего изображения.

7 лет наблюдений балджа нашей Галактики принесли 62 события гравитационного микролинзирования. На основе 42 событий, сконцентрированных в области площадью 4.5 кв.градуса удалось определить толщу для данных событий в направлении на центр этой площадки:

Кроме самой оптической толщи наблюдателям удалось определить и ее градиент, который составляет

Читайте также обзор индивидуальных событий микролинзирования astro-ph/0410341.

В работе представлены данные о 450 событиях гравитационного микролинзирования с высоким отношением сигнал/шум, зафиксированных в направлении на балдж Галактики, в ходе эксперимента MACHO с 1993 по 1999 гг.

Оценка оптической толщи относительно микролинзирования в указанном направлении получена в статье astro-ph/0410319.

Обнаружено несколько событий, источники которых принадлежат карликовой галактике Sagittarius (спутнику Млечного Пути).

В статье приведены, в качестве примеров, 3 кривых блеска линзируемых звезд. Все кривые блеска (их 564) доступны по адресу http://wwwmacho.mcmaster.ca.

В настоящее время существует проект, целью которого является обнаружение и исследование галактик на z>7 с помощью гравитационного линзирования. В этом случае скопления галактик используются как своеобразный телескоп: масса вещества скопления фокусирует свет, идущий от галактики, лежащей далеко за скоплением. В статье представлены первые полученные результаты.

Результаты сводятся к списку кандидатов. Выявление искаженных изображений далеких галактик на фоне скопления является очень трудной задачей, поэтому авторы подробно (насколько это возможно в материалах конференции) описывают методику отбора.

Самый интересный кандидат - A1835-1916, который, возможно, находится на z=10.

В 2002 и 2003 годах в эксперименте OGLE-III было зарегистрировано 851 событие гравитационного микролинзирования. 15 из них были вызваны двойными линзами, а еще 15 одиночными линзами на двойных источниках. При прохождении источника за двойной линзой он пересекает каустики, приводящие к очень высоким и узким пикам на кривых блеска. Положение каустик позволяет определить ряд параметров двойной, в частности, отношение масс ее компонентов. Из 15 двойных линз одна имела аномально малое отношение масс компонентов (q~0.005), для остальных этот параметр лежал в интервале 0.1<q<1.0. Вероятно в первом случае линзой была звезда с планетой-гигантом, а во всех остальных двойные звезды.

Очень большой и очень подробный обзор по сильному гравитационному линзированию: достаточно посмотреть на его объем и число иллюстраций. Следует заметить, что данный - глава из книги, посвященной различным "сортам" линзирования, т.о. можно ожидать появления еще нескольких обзоров.

Может ли гравитационная линза дать усиленное изображение удаленного источника, причем только одно? Теоретически - нет, гравитационные линзы всегда создают несколько изображений. Но остальные изображения могут быть очень слабыми и мы их не увидим. В качестве типичных можно рассмотреть ситуации, когда второе по яркости изображение в 10 или в 100 раз слабее самого яркого.

Для того, чтобы это произошло источник света должен быть расположен вблизи каустики, тогда одно из изображений (оно и будет самым ярким) окажется вблизи критической кривой. Усиление яркости остальных изображений при этом невелико и они оказываются во много раз слабее, чем самое яркое.

В случае строгой сферической симметрии линзы каустика (линия на которой точечный источник усиливается бесконечно) вырождается в точку в центре линзы, а изображение источника превращается в кольцо Эйнштейна. Но большинство галактик имеют эллиптическую форму (т.е. не обладают сферической симметрией). Соответствующая ситуация показана на рисунке.

На рисунке черным цветом (жирными точками на вставке в верхнем углу) выделены области в которых главное изображение оказывается в 100 и более раз ярче остальных. Более широкие области, показанные серым (и мелкими точками), соответствуют отношению яркостей в 10 раз.

C Хаббловского телескопа удалось обнаружить линзу, ответственную за событие LMC-5 в Большом Магеллановом Облаке. Это обычная звезда, карлик спектрального класса M, на расстоянии 578(+65/-53) пк от нас (определено по тригонометрическому параллаксу) и с собственным движением μ=21.39+/-0.04 mas/год. Таким образом подтверждении влияние параллакса на форму привой блеска этого события.

Около месяца тому назад в статье (astro-ph/0403025) было сообшено об открытии первой галактики с z=10 (см., например, статью на www.astronet.ru). Этот результат был получен на первом пробном этапе программы поиска линзированных объектов с z>7. В этой короткой статье дано гораздо более подробное описание данной программы поиска, ее теоретических основ, инструментов, на которых она проводится, и некоторых ее результатов.

Результаты экспериментов MACHO (по микролинзированию) позволяют утверждать, что число гравитационных линз не может объяснить все количество невидимых барионов. Но это только вывод, а в статье подробно рассмотрено как он был получен.

Гравитационное линзирование еще один метод для определения космологических параметров. В богатом скоплении Abell 2218 наблюдается столь большое число событий гравитационного линзирования (на отдельных галактиках), что эти параметры можно определять только по ним. Параметры оказываются такими:

Конечно, эти данные на противоречат независимым (и более точным) результатам WMAP.

Когда (с подачи Богдана Пачиньского) были начаты первые поиски гравитационного микролинзирования, эти события характеризовались следующим образом:

1. монохроматическое - кривая блеска не зависит от длины волны света;
2. симметричная колоколообразная кривая блеска (для нее есть точная формула);
3. одноразовость - событие не повторяется (в том же месте на небесной сфере).

Позже, когда большое количество классических событий, удовлетворяющих трем перечисленным критериям, было уже обнаружено, начали искать ситуации, в которых некоторые из этих условий могли бы нарушаться.

Монохроматичность кривой блеска может нарушаться из-за влияния эффекта потемнения диска звезды к краю или из-за того, что часть света дает линза.

Нарушение формы кривой блеска может быть вызвано двойственностью линзы. Обычно в этом случае кривые блеска получаются очень сложными из-за пересечения каустик. Другая причина - влияние параллакса - она проявляется только для самых близких линз и в самых долгих (порядка года) событиях микролинзирования. Конечный параллакс линзы делает кривую блеска слегка несимметричной.

Ненарушенным оставалось только последнее правило - события не повторялись. Оно нарушилось в событии OGLE-2003-BLG-095.

Кривая блеска события OGLE-2003-BLG-095

В этом событие четко видны два симметричных пика, разделенных интервалом примерно в 100 дней. Возможны две интерпретации подобного события:

1. это линзирование двойной звезды;
2. звезды одиночная, но линза - широкая двойная.

Обе модели хорошо описывают наблюдения - зеленая и красная кривые на рисунке. Различить их, по-видимому, не удастся из-за небольшой собственной переменности линзированной звезды.

Еще одной необычной микролинзе OGLE-2002-BLG-055 посвящена статья astro-ph/0402417. В этом классической по свойствам событии одна точка очень существенно, на 0.6 звездной величины, подскочила вверх.

Кривая блеска события OGLE-2002-BLG-055

Здесь тоже возможны две интерпретации: двойная линза у которой второй компонент - планета или двойная звезда-источник слабый компонент которой оказался гораздо ближе к лучу зрения, чем яркий.

Построено трехмерное (!) распределение массы для сверхскопления A901/2, находящегося на красном смещении z=0.16. Такой потрясающий результат достигнут благодаря изощренному анализу данных о слабом линзировании далеких источников на этом скоплении. Разумеется, основной вклад в массу дает темное вещество, а потому распределение массы по сути отражает распределение именно темной материи.

Как и положено в диссертации выписано явно много полезных формул и сделан неплохой обзор. Ну и конечно же - оригинальные результаты.

Очень важно наконец зарегистрировать гравитационно-волновые сигналы! Однако дело это очень сложное. Поэтому люди обсуждают разные (самые экзотичные) идеи о том, как число наблюдаемых сигналов можно увеличить. Забавная мысль состоит в возможности увеличения числа детектируемых всплесков за счет линзирования. В этой статье авторы тщательно исследовали этот вопрос в применении к наземным и космическим интерферометрам. К сожалению, выводы пессимистические: никакого серьезного увеличения числа всплесков не получается. Если вас интересуют технические детали и всякие подробности - пожалуйста, изучайте статью.

Это диссертация. Очень большой объем и очень много материалов. Суть ее сводится к следующему: частицы темной материи обладают очень слабы взаимодействием (может быть поэтому они до сих пор не зарегистрированы). Потоки темной материи бесстолкновительны, т.е. они свободно проходят как сквозь друг друга, так и через обычное вещество. В местах, где один из потоков "поворачивает назад", возникают каустики, которые разделяют области с разным числом взаимопроникающих потоков темной материи. Вблизи каустик плотности невидимого вещества очень сильно растет и это не может не сказаться на их свойствах как гравлинз.

^{(Архив Гравитационное линзирование:} v.2, 2003, v.1, 2002-2003)