Obserwacja soczewki grawitacyjnej

Pojaśnienie gwiazdy GSC 3656-1328 zauważył japoński miłośnik astronomii Akihiko Tago. Ponieważ do tej pory nie rejestrowano zmian w jej jasności, od razu trafiła do astronomicznego telegramu jako potencjalnie interesujący obiekt. Podejrzewano, że może to być wybuch gwiazdy nowej lub inny typ gwiazdy zmiennej.

Obiektem zainteresowali się także zawodowi astronomowie. Rosjanin S. V. Antipin przeszukał około 400 płyt fotograficznych z moskiewskiego archiwum z lat 1964-1994. Jasność gwiazdy w tych latach była stała z dokładnością do 0,1 magnitudo. Swoje pomiary opublikowali też astronomowie z Japonii, Wielkiej Brytanii, Włoch i Stanów Zjednoczonych. Sprawdzono także bazę obserwacji w promieniowaniu rentgenowskim RXTE All-Sky-Monitor i nie znaleziono w niej w ciągu ostatnich 10 lat aktywności gwiazdy. Na ekspozycji w promieniowaniu rentgenowskim trwającej 5000 sekund i wykonanej 3 listopada przez satelitę SWIFT, również nie wykryto obiektu.

Wśród naukowców badających zjawisko nie zabrakło Polaków. Toruńscy astronomowie obserwowali gwiazdę w nocy 2/3 listopada 2006 r. za pomocą Teleskopu Schmidta-Cassegraina (TSC) o średnicy 90 cm w obserwatorium astronomicznym w Piwnicach koło Torunia, uzyskując kilka jej widm w ciągu 7 godzin. Obserwacje kontynuowali również w kolejnych dniach oraz wykonali pomiary fotometryczne jasności gwiazdy.

Po analizie widm okazało się, że nie wykazują one istotnych zmian. W efekcie jedyną zmienną cechą gwiazdy był jej gwałtowny wzrost jasności, a potem równie gwałtowny spadek, wszystko w przeciągu kilku dni. W maksimum jasność gwiazdy wzrosła około 40-krotnie.

Ponadto, astronomowie z Torunia przeszukali swoje archiwum widm pryzmatycznych z lat 1961-1982. Udało się odnaleźć widmo obserwowanej gwiazdy wykonane prawie dokładnie 40 lat przed obecnym pojaśnieniem. Na widmie z 5 listopada 1966 gwiazda ma te same cechy, co obecnie.

Takie zachowanie gwiazdy trudno wytłumaczyć przynależnością do znanych typów gwiazd zmiennych. Hipotezę, że obserwowane zjawisko to mikrosoczewkowanie grawitacyjne, wysunął dr Maciej Mikołajewski, zatrudniony na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu.

"Zjawisko soczewkowania stosunkowo bliskiej gwiazdy jest niespodzianką, choć takie odkrycie było zapewne tylko kwestią czasu. Soczewkowana gwiazda jest na tyle blisko, że być może którymś z wielkich teleskopów uda się zauważyć również obiekt soczewkujący. Musi to być słabo świecący obiekt, taki jak karłowata gwiazda lub nawet planeta, gwiazda neutronowa lub czarna dziura" - mówi Mikołajewski.

Jak dodaje, "Zjawiska soczewek grawitacyjnych pozwalają ocenić rzeczywistą gęstość materii w Galaktyce, uwzględniając w niej udział ciemnych obiektów. Być może jest ich w okolicach Słońca o wiele więcej niż się spodziewano. W przeciwnym wypadku szanse na obserwacje takiego zjawiska w bliskiej odległości od Słońca można porównać do trafienia szóstki w totolotka.

"Mikrosoczewkowanie grawitacyjne występuje w sytuacji, gdy pomiędzy gwiazdą a Ziemią, prawie dokładnie na linii widzenia, przechodzi inny obiekt (np. inna gwiazda). Jego oddziaływanie grawitacyjne powoduje zakrzywienie promieni świetlnych. Powstaje wtedy wiele pozornych obrazów gwiazdy. W przypadku, gdy obrazów nie możemy rozdzielić, obserwujemy jedynie pojaśnienie gwiazdy. Właśnie takie pojaśnienie zaobserwowano w przypadku GSC 3656-1328.

Metoda mikrosoczewkowania grawitacyjnego jest od wielu lat stosowana w astronomii. Jej praktyczne zastosowanie zapoczątkował prof. Bohdan Paczyński. Stworzył projekt obserwacyjny OGLE, który jest prowadzony przez Uniwersytet Warszawski.

Od 10 lat OGLE obserwuje po kilkaset zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego rocznie i pomimo powstania na świecie kilku konkurencyjnych projektów, nadal jest liderem w tej dziedzinie astronomii. Obserwacje OGLE prowadzone są 1,3-metrowym teleskopem umieszczonym w Chile. Dzięki OGLE Polacy odkryli m.in. planety pozasłoneczne.

"O hipotezie soczewki pewnie bym nie pomyślał, gdyby badania soczewkowania grawitacyjnego nie były polską specjalnością. Zawdzięczamy to niedawno utytułowanemu doktoratem honoris causa naszego uniwersytetu, profesorowi Bohdanowi Paczyńskiemu. Zarażeni jego ideą koledzy z Uniwersytetu Warszawskiego wybudowali w Chile specjalny teleskop dedykowany takim poszukiwaniom. W ramach swojego projektu, znanego pod akronimem OGLE, odkrywają setki tego typu zjawisk rocznie" - kontynuuje Mikołajewski.

Jednak program OGLE skupia się na obszarze bliskim centrum Galaktyki, około dziesięciokrotnie dalej niż w przypadku obecnie obserwowanego zjawiska. Tam prawdopodobieństwo linearnego ułożenia się trzech obiektów: gwiazdy, obiektu soczewkującego oraz Ziemi, jest o wiele większe - dodaje.

Gwiazda GSC 3656-1328 ma jasność 11.4 magnitudo, czyli znajduje się w zasięgu amatorskich teleskopów. Widać ją w gwiazdozbiorze Kasjopei. Wyznaczona odległość do gwiazdy wynosi około 3000 lat świetlnych. Wiele pomiarów jej jasności wykonali miłośnicy astronomii z całego świata, przesyłając je na przykład do amerykańskiej organizacji AAVSO (American Association of Variable Stars Observers). Wśród nich byli również polscy miłośnicy astronomii.(PAP)