Polscy astronomowie wyznaczyli masę ukrytego obiektu oddziałującego grawitacyjnie

Z mikrosoczewkowaniem mamy do czynienia w sytuacji, gdy pomiędzy obserwującym a obserwowanym zjawiskiem astronomicznym (na przecięciu osi widzenia) znajdzie się niewidoczny obiekt o masie na tyle dużej, że wywiera dostrzegalny z Ziemi grawitacyjny wpływ na biegnące stamtąd światło. Skutkiem jest wówczas charakterystyczne zniekształcenie obrazu obserwowanego obiektu (niczym w szklanej sferze), a w specyficznych warunkach także tymczasowe pojaśnienie źródła światła.

Polscy naukowcy od dysponują znaczącym dorobkiem i doświadczeniem na polu badań i obserwacji zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego (np. w ramach projektu OGLE). W Obserwatorium Astronomicznym UW działa też
grupa odpowiedzialna za organizację sieci naziemnych teleskopów, badających zjawiska wykryte przez obserwatorium satelitarne Gaia. Kieruje nią prof. Łukasz Wyrzykowski.

Warszawscy astronomowie zwrócili uwagę na nietypowe pojaśnienie pewnej gwiazdy w codziennej porcji danych zaobserwowanych przez europejską misję kosmiczną Gaia (18 kwietnia 2019 roku). „Postanowiliśmy dokładnie przyjrzeć się temu zjawisku, nazwanemu Gaia19bld, licząc na bardzo silne wzmocnienie sygnału w najbliższych dniach" - wskazał Krzysztof Rybicki, doktorant z OA UW, główny autor analizy oraz jednej z publikacji na temat zjawiska Gaia19bld. "Skierowaliśmy na gwiazdę teleskopy naziemne, znajdujące się na różnych kontynentach oraz teleskop kosmiczny Spitzera” - wyjaśnił.

Astronomowie przypuszczali, że możliwe będzie zarejestrowanie konkretnych, mierzalnych zmian obrazu źródła światła (gwiazdy) na skutek zjawiska mikrosoczewkowania. Określili jak duże i szerokie może się okazać maksimum zaćmienia, a następnie w porozumieniu z innymi astronomami (np. z paryskiej Sorbony oraz Uniwersytetu w Heidelbergu) zaplanowano obserwacje na największych teleskopach świata.

„Udało nam się po raz pierwszy zarejestrować nie tylko osobne, dwa obrazy źródła, ale też ich zmianę położenia podczas zjawiska soczewkowania" - wskazał Rybicki. "Taki efekt wynika wprost z Ogólnej Teorii Względności Alberta Einsteina i został przewidziany ponad 30 lat temu przez prof. Bohdana Paczyńskiego, wybitnego polskiego astronoma i absolwenta UW” – dodał.

Dzięki zebranym danym obserwacyjnym udało się wyznaczyć masę "ciemnego obiektu", który pełni w tym przypadku rolę soczewki grawitacyjnej. Obiekt ma masę nieco większą niż Słońce. Jeśli jest zwykłą gwiazdą, to za kilka lat teleskopy powinny być w stanie ją dostrzec, gdy źródło i soczewka rozdzielą się na niebie. Alternatywną możliwością jest gwiazda neutronowa lub czarna dziura, ale wydaje się, że soczewka ma zbyt małą masę, aby taki scenariusz mógł być prawdziwy.

Pojaśnienie gwiazdy-źródła było obserwowane przez niemal rok przez różne instrumenty, zarówno teleskopy kosmiczne (jak Gaia z Europejskiej Agencji Kosmicznej, czy Spitzer z NASA), jak i naziemne, od małych robotycznych (w tym obsługiwane przez miłośników astronomii), po potężne 8-metrowe należące do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Naturalnie dane zbierał także teleskop projektu OGLE, pracujący w Chile.

„To doskonały przykład współpracy między różnymi agencjami kosmicznymi, ale także pomiędzy naukowcami a miłośnikami astronomii" - podsumował prof. Wyrzykowski. "Coraz częściej znaczące odkrycia astronomiczne są wynikiem pracy wielu grup badawczych z wykorzystaniem instrumentów zlokalizowanych w różnych miejscach. To zapewnia możliwość obserwacji zjawisk bez przerwy, bo zawsze w którymś z obserwatoriów panują odpowiednie warunki obserwacyjne” – dodał.

Wyniki badań przedstawiono w trzech artykułach naukowych w „Nature Astronomy” oraz „Astronomy & Astrophysics”. Prace polskiego zespołu badawczego są finansowane z grantów NCN oraz przez Komisję Europejską z programu Horyzont 2020.

Źródło: Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego/PAP