Kunstniku ettekujutus planeedist, mis ei tiirle ühegi tähe ümber. Pilt: NASA/JPL-Caltech.

Mikroläätse efekt on üks gravitatsiooniläätse efekti alamliike. Efekt tekib kui mingi objekt (antud juhul üksik planeet) jääb kaugema tähe ja vaatleja vahele. Sellisel juhul osa valgusest, mis muidu oleks vaatlejast eemale suunatud, murtakse objekti poolt vaatleja suunas. Tulemuseks on heledam objekt, kui tavaliselt.

Projekt, mille vaatluste käigus tehti avastus kannab nime MOA ehk Microlensing Observations in Astrophysics ehk Mikroläätsede vaatlused astrofüüsikas. Vaatluseid tehti Jaapani ja Uus Meremaa koostööga kahe aasta vältel. Selle käigus uuriti läbi umbes 50 miljonit tähte Linnutee mõhna suunas (võrdluseks, et Linnutee koosneb umbes 100-400 miljardist tähest). Läätse efekt kestab u 2 päeva kui varjutajaks on planeet ning see sõltub mõnevõrra kaugustest täheni ja planeedini.

Teadlased võtsid arvesse vaatlusteks kulutatud aega, vaadeldud tähtede arvu ja mikroläätse efektide arvu ning leidsid, et kui 10 sobivat mikroläätse juhtumit tekib u 2 aasta jooksul, siis summaarne üksikute planeetide arv peaks olema sadu miljardeid. Esmastel hinnangutel peaks olema Linnutees natuke alla kahe korra rohkem üksikuid planeete kui tähti.

Avastatud planeetide massid olid Jupiteri massiga või natuke suuremad. Seletamaks üksikute planeetide suurt arvukust pakuti välja, et on võimalik, et planeetide teke toimub mõnevõrra ebastabiilses keskkonnas, mille tulemusena eemaldatakse osa planeete tähesüsteemist. Arvestati ka võimalusega, et tegemist võiks olla ikkagi tähe ümber oleva planeediga, aga väga elliptilisel orbiidil. Lähem uurimine aga selgitas, et tegemist peab olemas siiski üksikute planeetidega.

Galaktikaparv Abell 1689 asub meist umbes 2.2 miljardi valgusaasta kaugusel ning parv koosneb ligikaudu tuhandest galaktikast. Tumeainet, mida Universumis on tunduvalt rohkem kui nähtavat ainet, ei ole võimalik otseselt vaadelda. Pildil toodud tumeaine kaardi saamiseks on uuritud gravitatsiooniläätse efekti, mis peamiselt seisneb galaktikaparve taha jäävate galaktikate moonutustes. Uurides täpsemalt 43 tagaplaanil olevat galaktikat, on astronoomid välja arvutanud esiplaanil oleva galaktikaparve massijaotuse.

Saadud tumeaine kaart annab meile uut informatsiooni nii tumeaine enda kui ka Universumit valitseva tumeenergia kohta.

Detailne tumeaine kaart galaktikaparvest Abell 1689. Tumeaine jaotus galaktikaparves on kujutatud sinaka värvusega. Foto: NASA/ESA.

Galaktikate tekkimine ja evolutsioon on üks võtmeküsimusi tänapäeva astrofüüsikas. Kui üldjoontes arvatakse galaktiakte tekke teooria paigas olevat, siis enamus detaile, mis puudutavad füüsikalisi protsesse, on veel ebakindlad. Peamiseks teguriks, mis mõjutab galaktiakte teket, on Universumi struktuuri areng ning tumeaine halode hierarhiline kuhjumine. Et mõista paremini neid füüsikalisi protsesse, mis viivad galaktikate tekkimiseni, tuleb kasutada vaatlusi erinevates lainealades ning vaadelda üha kaugemaid ja kaugemaid galaktikaid.

Gravitatsiooniläätsed Herschel-ATLAS taevaülevaates. Foto: ESA/SPIRE/Herschel-ATLAS/SJ Maddox.

Eriti oluline galaktiakte arengu mõistmiseks on seega uurida kaugeid, varajases Universumis asuvaid galaktikaid. Selliseid galaktikaid iseloomustab aktiivne täheteke, mis omakorda tähendab, et need galaktikad on tolmurikkad. Ühelt poolt on tolm halb, sest ta neelab peaaegu kogu nähtava valguse, mis teeb selliste galaktikate vaatlemise optiliste teleksoopidega peaaegu võimatuks. Teiselt poolt, aktiivne täheteke kuumutab sedasama tolmu, mis hakkab heledalt särama paarisaja mikronilisel lainepikkusel. Kuna Herschel vaatleb lainepikkustel 55 kuni 672 mikronit, siis sellised galaktikad on ideaalsed objektid Herscheliga vaatlemiseks.

Galaktikaid väga varajases Universumis on üldjuhul küllaltki raske vaadelda, kuna nad paistavad meile väga nõrkadena. Õnneks tuleb loodus meile mõnikord vastu ning annab suurepärase võimaluse selliste objektide vaatlemiseks. Antud juhul on selleks gravitatsiooniläätsed, kus lähedal asuv galaktika võimendab kaugelt galaktikalt tuleva signaali. Kasutades Herscheli teleskoopi, on võimalik uurida nii lähedal asuvat galaktikat, mis töötab gravitatsiooni läätsena kui ka kaugel asuvat galaktikat, mille signaali võimendatakse. Lähedal asuv galaktika on üldjuhul nähtav kõige paremini optilises lainealas.

Gravitatsiooniläätse efekti illustratsioon. Valgus, mis pärineb kaugelt galaktikalt kõverdub eespool oleva galaktika gravitatsiooni tõttu. Kui esiplaanil olev galaktika (sinine) on nähtav optilises lainealas, siis kaugel olev galaktika (roosa) on nähtav mõnesaja mikroni juures. Kuna gravitatsioonilääts võimendab, kuid samas ka moonutab kaugel oleva galaktika signaali, siis tihtilugu on tagaplaanil olev galaktika nähtav mitmikkujutisena. Joonis: NASA/JPL-Caltech

Üheks peamiseks ülesandeks Herscheli teleskoobil on uuendada meie teadmisi Universumi struktuuri arengu kohta. Galaktiakte tekkimise ja evolutisooni uurimine varajases Universumis on selle probleemi üks lahutamatu osa ning on ka üheks peamiseks ülesandeks Herscheli-ATLAS taevaülevaates, mis ühtekokku katab ära 550 ruutkaarekraadi suuruse ala taevas viies lainepikkuses.

Herscheli teleskoobiga avastatud gravitatsioonilääts. Foto: ESA/NASA/JPL-Caltech/Keck/SMA.

Antud viie gravitatsiooniläätsede poolt võimendatud galaktika avastus annab uue võimaluse varajases Universumis olevate galaktikate uurimiseks. Ühtekokku loodetakse Herschel-ATLAS taevaülevaatest leida üle saja sellise objekti, mille kõigi detailne uurimine annab meile kindlasti uut informatsiooni galaktikate arengu kohta varajases Universumis.