Gaia spionerer to midlertidigt forstørrede stjerner

Mens vi scannede himlen for at måle placeringen af ​​over en milliard stjerner i vores galakse, ESAs Gaia -satellit har opdaget to sjældne tilfælde af stjerner, hvis lys midlertidigt blev forstærket af andre himmellegemer, der passerede hen over deres sigtelinjer. En af disse stjerner forventes snart at lyse igen. Gaias målinger vil være medvirkende til at lære mere om arten af ​​disse 'kosmiske forstørrelsesglas'.

De to begivenheder blev identificeret i juli og august 2016, henholdsvis, af Gaia Photometric Science Alerts Team, der gransker Gaia -dataene på udkig efter astronomiske kilder, der er, i en kort periode, meget lysere end normalt.

Indtil nu, holdet har opdaget over tusind forbigående kilder, hvoraf de fleste er stjerner, der gennemgår et stort udbrud, eller supernovaeksplosioner i slutningen af ​​en stjernes liv. Opdagelserne meddeles nu rutinemæssigt til det astronomiske samfund, via Gaia Photometric Science Alerts -webstedet, så andre astronomer kan følge op, i rette tid, med andre teleskoper.

I sjældne tilfælde, der er også et andet fænomen, der kan fremkalde et pludseligt løft i en stjernes lysstyrke:tyngdekraften af ​​andre himmellegemer, der tilfældigvis passerer mellem stjernen og observatøren.

Ifølge Albert Einsteins generelle relativitetsteori, tyngdekraften forårsager massive genstande - som stjerner, planeter, galakser eller sorte huller - for at bøje stoffet i rumtiden. Dette forvrænger også lysstrålernes stier, der passerer i nærheden.

Når et så massivt objekt er nøjagtigt på linje mellem en fjern lyskilde og en observatør, det fungerer som en gravitationslinse, og observatøren kan se en dramatisk stigning (og efterfølgende fald) af kildens lysstyrke - ligesom når vi observerer noget gennem et forstørrelsesglas. Dette fænomen kaldes gravitationsmikrolensering.

"Mikrolensering af stjerner i vores galakse er meget nyttig til at grave objekter op, der ikke udsender lys, som sorte huller, men kan stadig fordreje lyset fra baggrundsstjerner, "forklarer Łukasz Wyrzykowski, fra Warszawas astronomiske observatorium, Polen, og medlem af Gaia Photometric Science Alerts Team.

"Stjerner, flere stjernesystemer og endda planetariske systemer kan fungere som gravitationslinser, hver giver anledning til et andet mønster af variationer til baggrundsstjernens lysstyrke. "

Gaias første opdagelse af en sådan begivenhed, klassificeret som Gaia16aua og tilnavnet af teamet Auala, efter en lille landsby i Samoa, er en svag stjerne i størrelsesorden 19, der pludselig lysnede med to størrelser. Lysstyrken og efterfølgende fald blev observeret uafhængigt, både af Gaia og af det jordbaserede Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). De jordbaserede observationer gav en længere og tættere baseline af data, bekræfter, at de variationer i lysstyrke, der blev observeret af Gaia, faktisk var forårsaget af en mikrolinseringshændelse.

Effekten af ​​gravitationslinser afhænger af linsens masse - såvel som af de relative afstande mellem kilden, linse og observatør. I tilfælde af en næsten perfekt tilpasning mellem kilden, linse og observatør, baggrundsstjernens lysstyrke øges, og dens position på himlen ser lidt forskudt ud. Ved at måle begge disse små effekter, det er muligt at estimere massen af ​​det usynlige objekt, der fungerer som en linse.

Hvad gør det specielt at finde mikrolinseringsarrangementer med Gaia, en mission, hvis videnskabelige mål er at måle stjernernes positioner på himlen til en hidtil uset nøjagtighed, er, at astronomer vil være i stand til at måle kildens bevægelse på himlen, da dens lysstyrke varierer på grund af gravitationslinse.

"Ved at kombinere Gaias oplysninger om ændringerne i baggrundsstjernens position med jordbaserede data om dens lysstyrkevariationer, vi vil være i stand til at estimere massen af ​​det objekt, der bøjede dets lys med meget god præcision, "forklarer Timo Prusti, Gaia -projektforsker ved ESA.

"Linsen i dette tilfælde kan enten være en stjerne eller et sort hul, og yderligere analyse vil fortælle. "

Gaias anden mikrolinseringsbegivenhed, klassificeret som Gaia16aye og kaldet Ayers Rock efter det berømte vartegn i Australien, er måske endnu mere spændende. Efter den første opdagelse af Gaia af en unormal stigning i lysstyrken af ​​denne størrelse på 14,5 stjerne i august sidste år, astronomer begyndte at observere det med mange teleskoper på jorden, afslører et temmelig ejendommeligt mønster af lysstyrkevariationer.

I stedet for en enkelt stigning og fald, stjernen har gennemgået to på hinanden følgende lysstyrketoppe i omtrent to størrelser, blev derefter svagere i et par uger. Det udviste senere en kraftig stigning til størrelse 12 og faldt hurtigt igen.

"Dette indviklede mønster antyder, at stjernen ikke linses af et enkelt objekt, men snarere af et binært system, "siger Przemek Mróz, en ph.d. -studerende ved Warszawas astronomiske observatorium.

Stjernens lysstyrke forventes at gennemgå en sidste stigning i de kommende uger, nåede omkring størrelsesorden 12 i et par timer, og hyppige observationer udføres i øjeblikket af professionelle og amatørastronomer over hele verden. Wyrzykowski og hans kolleger ser frem til flere observatører, herunder skoler med små teleskoper, slutte sig til den sidste fase af denne overvågningskampagne.

Det fulde datasæt, sammen med Gaia's skøn over stjernens position, vil være med til at afsløre massen og arten af ​​forgrundsobjektivet.

Astronomerne tror, ​​at synderen sandsynligvis er et binært stjernesystem, men det er også muligt, at en planet, eller endda et sort hul, er en del af systemet.

En anden ejendommelighed er, at begge linsestjerner fundet af Gaia er placeret i spiralarmene i vores Mælkevejs galakse - noget der er ekstremt sjældent.

"Mikrolinsering sker for en ud af en million stjerner, når vi observerer mod Galactic Center, men kun cirka en gang i hundrede millioner for spiralarmstjerner, "forklarer Wyrzykowski.

"Vi var ekstremt heldige at finde disse to begivenheder, "tilføjer Simon Hodgkin, leder af Gaia Photometric Science Alerts Team ved Institute of Astronomy i Cambridge, Storbritannien.

I løbet af de sidste par årtier har astronomer har regelmæssigt observeret mikrolensering af stjerner ved hjælp af teleskoper på jorden, hvilket fører til mange fund, herunder opdagelsen af ​​flere exoplaneter.

Mens jordbaserede undersøgelser kun kan overvåge individuelle pletter på himlen, Gaia kan nu opdage disse hændelser over hele den himmelske sfære, og kombinationen af ​​forskellige data indsamlet fra jorden og rummet kan afsløre mere information om arten af ​​disse kosmiske linser.

Efter over to år med Gaia videnskabelige operationer, teamet Photometric Science Alerts har udviklet meget effektive algoritmer til at registrere forbigående hændelser, og planlægger at forfine disse yderligere for at forbedre effektiviteten til mikrolenseringsdetektioner.