La refracción óptica está relacionada con el cambio en la dirección de un rayo de luz cuando cambia el índice de refracción. Excluyendo las atmósferas e instrumentos de la Tierra, creo que la refracción tiene poco o ningún impacto en astronomía.
Los únicos casos que me vienen a la mente en los que podemos (probablemente) tener una refracción importante son eclipsar los binarios de las estrellas o el borde cercano de los sistemas planetarios. Imaginemos un planeta en tránsito detrás de su estrella. Parte de su luz atraviesa la atmósfera estelar y se refracta. A medida que la atmósfera es curva y probablemente cambia el índice de refracción con la altura, actúa como una lente que dispersa (la intuición lo dice) la luz del planeta.
Editar Una descripción similar se mantiene en general para cualquier objeto que pase detrás de otro que tenga atmósfera.
Y existe la lente gravitacional (si me lo permite), que tiene un impacto mucho mayor en las observaciones. Esto es causado por la luz que dobla los rayos de luz al pasar cerca de galaxias / cúmulos de galaxias (/ estrellas / ...). Una de las diferencias de la lente gravitacional con respecto a las lentes estándar es que no hay cambios en el índice de refracción, por lo que es acromático (todas las longitudes de onda se doblan en el mismo ángulo).
El índice efectivo de refracción se puede describir como (fuente: Narayan y Bartelmann (pdf)):
n = 1 +2C2El | Φ |
dónde Φ es el potencial gravitacional y generalmente es una función de posición del objeto.
La lente gravitacional se divide canónicamente en tres grupos:
Lentes fuertes, generalmente observadas en cúmulos de galaxias o alrededor de galaxias masivas. El potencial gravitacional es tan fuerte que la imagen de una galaxia de fondo está muy distorsionada en arcos y anillos, como en esta sorprendente imagen de Abell 2218 del HST:
(fuente: hubblesite.org )
Lentes débiles. La luz de una galaxia encuentra materia (y mucha materia oscura) viajando hacia nosotros y se refracta. Esto no tiene un efecto dramático como en lentes fuertes, pero distorsiona la forma de la galaxia. Y esta distorsión se puede utilizar para estudiar, por ejemplo, la distribución de la materia oscura alrededor de algún objeto o el contenido del universo.
Micro lentes. Imagine observar una estrella y saber de alguna manera que una gota de materia oscura va a pasar frente a la estrella. La burbuja no es lo suficientemente grande como para distorsionar la forma de la estrella, pero seguramente aumentará en una pequeña cantidad la luminosidad de la estrella.