Astronomowie zauważyli coś naprawdę dziwnego w danych z Obserwatorium Kosmicznego Gaia. Odległa gwiazda dziwnie się oczyściła, a potem zgasła. Kilka tygodni później znowu się rozjaśniło i znowu wyblakło.
To dziwne zachowanie nie było spowodowane procesami wywołanymi przez gwiazdę; raczej grawitacja niewidzialnego obiektu między nami, zaginająca tkaninę czasoprzestrzeni, wzmacniająca światło gwiazdy.
Teraz astronomowie odkryli, czym jest ten niewidzialny obiekt: podwójna gwiazda znajdująca się w odległości 2,544 lat świetlnych jest tak słaba, że praktycznie nie emituje światła. Jednak na podstawie tego, jak grawitacja gwiazdy zwiększa jej jasność, astronomowie byli w stanie obliczyć jej masę, odległość i orbitę.
Techniki te, powiedzieli, mogą być użyte do wykrywania innych ukrytych masywnych obiektów w galaktyce Drogi Mlecznej, takich jak miliony samotnych czarnych dziur o masie gwiazdowej.
Według grupy astronomów kluczem do zrozumienia natury układu było to, że pierwotny obiekt stale się rozjaśniał i ciemniał. Wydarzenie nazwano Gaia16aye.
“Jeśli masz pojedynczą soczewkę spowodowaną przez pojedynczy obiekt, nastąpi niewielki, stały wzrost jasności, a następnie będzie następował stopniowy spadek, gdy soczewka przejdzie przed źródłem, a następnie zejdzie” – powiedział astronom Łukasz Wyrzykowski z Uniwersytetu Warszawskiego.
„W tym przypadku jasność gwiazdy nie tylko gwałtownie spadła, ale po kilku tygodniach ponownie stała się jaśniejsza, co jest bardzo niezwykłe. W ciągu 500 dni obserwacji widzieliśmy, jak pięciokrotnie zmieniał jasność ”.
Zakłada się, że obiekt binarny wytwarza tak zwane mikrosoczewki grawitacyjne; efekt przewidywany przez Einsteina, który pojawia się, gdy grawitacja obiektu pierwszego planu powoduje zakrzywienie czasoprzestrzeni, powiększając coś za nią.
Na dużą skalę pozwala to na badanie odległych obiektów, ale przydatne mogą być też mniejsze soczewki.
W przypadku Gaia16aye mikrosoczewki były złożoną siecią obszarów o dużym powiększeniu. Źródła tła przesyłane przez te regiony szybko się oczyszczają, a następnie ponownie przyciemniają w miarę ruchu.
Dokładne badanie tych wzorów w zdarzeniu mikrosoczewkowania Gaia16aye ujawniło układ podwójny gwiazd zwany 2MASS19400112 + 3007533, dwie czerwone karły z częstotliwością zegara 57% i 36% masy Słońca. Obracają się wokół wspólnego środka ciężkości co 2,88 ziemskiego roku.
„W ogóle nie widzimy tego układu podwójnego, tylko widząc efekty, jakie wywołuje, działając jako soczewka gwiazdy tła, mogliśmy o nim mówić” – powiedział astronom Przemek Mruz, były pracownik uniwersytetu. Warszawa, a teraz w California Institute of Technology.
„Mogliśmy określić okres rotacji układu, masy jego elementów, ich separację, kształt ich orbit – w zasadzie wszystko – nie widząc światła elementów binarnych”.
Zespół ma nadzieję, że te metody pomogą im znaleźć czarne dziury o masach gwiazdowych – jeden z celów zautomatyzowanego narzędzia do znajdowania jasnych i ciemniejących gwiazd w danych Gaia.
W tej chwili znamy kilkadziesiąt takich czarnych dziur. Zauważamy je, gdy wchodzą w interakcje z rzeczami w kosmosie wokół nich, na przykład kiedy „gryzą” gwiazdę lub gdy są sparowane z normalną gwiazdą.
Jednak dziś uśpione czarne dziury pozostają nieuchwytne. Ale jeśli uda nam się znaleźć niewidzialne czerwone karły, które łącznie mają mniejszą masę niż Słońce, metody te mogą ujawnić czarne dziury o masie gwiazdy, która, jak to jest w zwyczaju, ma dolną granicę około pięciokrotnie większą od masy Słońca.
„Nasza metoda pozwala dostrzec to, co niewidzialne” – powiedział Wyrzykowski.
Badanie zostało opublikowane w Astronomy and Astrophysics.
Źródła: Zdjęcie: Maciej Rębisz
