Polscy astronomowie "zważyli" niewidoczny obiekt w kosmosie

Z mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym mamy do czynienia w sytuacji, gdy na naszej linii widzenia z Ziemi do obserwowanej gwiazdy znajdzie się inny, niewidoczny obiekt. Powoduje to wtedy tymczasowe pojaśnienie gwiazdy w charakterystyczny sposób.

Polscy naukowcy od wielu lat są specjalistami w obserwacjach i analizie 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 satelitę 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 w dniu 18 kwietnia 2019 roku.

"Postanowiliśmy dokładnie przyjrzeć się temu zjawisku, nazwanemu Gaia19bld, licząc na bardzo silne wzmocnienie sygnału w najbliższych dniach. Skierowaliśmy na gwiazdę teleskopy naziemne, znajdujące się na różnych kontynentach oraz teleskop kosmiczny Spitzera" - mówi Krzysztof Rybicki, doktorant z OA UW, główny autor analizy oraz jednej z publikacji na temat zjawiska Gaia19bld.

Astronomowie przypuszczali, że możliwe będzie zarejestrowanie zmian struktury obrazów źródła światła (gwiazdy) w zjawisku mikrosoczewkowania, które - choć dobrze określone teoretycznie - nigdy dotąd nie zostały bezpośrednio zaobserwowane. Przewidzieli jak duże i szerokie będzie 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. 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" - wskazuje Rybicki w informacji przesłanej PAP.

Dzięki zebranym danym obserwacyjnym udało się wyznaczyć masę ciemnego obiektu, który pełnił 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 wielkie 8-metrowe należące do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Oczywiście dane zbierał także teleskop projektu OGLE, pracujący w Chile.

"To doskonały przykład współpracy między różnymi agencjami kosmicznymi, ale także pomiędzy naukowcami a miłośnikami astronomii. 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" - komentuje prof. Wyrzykowski.

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.