Trei povești despre un microlent

Pe baza relativității generale, corpurile cu masă modifică spațiul-timp în jurul lor. Prin urmare, razele de lumină care trec prin spațiu-timp îndoit continuă să schimbe direcția. Acest fenomen a fost verificat pentru prima dată în 1919 prin detectarea devierii luminii stelelor care trecea pe lângă Soare. Și dacă un corp ceresc mai mare trece la o distanță suficientă între o stea îndepărtată și sistemul solar, lumina stelară pe care o deviază poate focaliza temporar lumina stelei îndepărtate spre noi: acesta este un fenomen care a fost observat de multe ori în microlensarea gravitațională.

În urmă cu trei decenii, cercetătorii au mai afirmat că, dacă ar putea observa aceeași microlensare din două puncte suficient de îndepărtate din sistemul solar, ar putea determina distanța corpului ceresc cu lentile. Acum avem un astfel de punct de vedere, datorită navei spațiale Spitzer care orbitează Soarele, care este deja departe de Pământ. Dar după primele măsurători reușite, s-a dovedit că proprietățile exacte ale obiectivului nu au putut fi determinate clar în toate cazurile din două puncte de vedere. De asemenea, avem nevoie de un al treilea punct de vedere, departe de cele două precedente.

Situația Pământului și a telescoapelor spațiale Kepler și Spitzer în vara anului 2016. (Sursa: NASA Eyes on the Solar System)

Marea ocazie a venit cu telescopul spațial Kepler. În cazul lui Kepler, direcția în care telescopul spațial poate face observații este foarte limitată, dar în vara anului 2016, în timpul misiunii K2, a reușit să vizeze mijlocul Căii Lactee. Cantitatea uriașă de stele îndepărtate de acolo oferă un fundal excelent pentru microlente.

Evenimentul MOA-2016-BLG-290 a fost descoperit pe 1 iunie 2016 de programul MOA din Noua Zeelandă (Microlensing Observations in Astrophysics) către centrul Căii Lactee și 5 zile mai târziu a fost identificat și de proiectul polonez OGLE din Chile. Până atunci, observațiile K2 erau deja în desfășurare, dar Spitzer a trebuit să aștepte până pe 20 iunie pentru ca câmpul vizual să fie suficient de departe de Soare și astfel a obținut doar sfârșitul lentilelor.

Luminozitatea și apoi decolorarea stelei de fundal cauzate de lentile. În stânga: curba luminii la sol (MOA, OGLE) și măsurători Kepler (K2C9), cu soluții posibile calculate pentru Spitzer. La dreapta, la fel, cu măsurătorile reale Spitzer. (Sursa: Zhu și colab., ApJ)

Din două observații, nu s-ar fi putut determina dacă lentilismul a fost cauzat de un corp ceresc asemănător unei stele de aproximativ 80 de mase de jupiter sau de o planetă gigantică singuratică de 7 mase de jupiter. Dar, cu ajutorul a trei perspective, s-a dovedit că prima s-a concentrat asupra luminii stelelor: aveam de-a face cu un obiect minuscul care se echilibra pe marginea care separă stelele pitice roșii și piticele maronii, cca. șapte mii par (22-23 mii ani lumină) de la noi. Cercetările conduse de Whei Zhu (Universitatea din Toronto, Canada) au arătat că, deși situația nu este încă perfectă, deoarece Pământul și cele două telescoape spațiale orbitează în același plan, este deja posibil pentru lentile gravitaționale îndepărtate, dar mari și aproape, dar mici se pot distinge clar unele de altele. În acest caz, soluția mai îndepărtată și mai mare s-a dovedit a fi cea potrivită.

Un desen fantezist al unui corp ceresc minuscul pitic maro. (Sursa: NASA/JPL-Caltech)

În timpul campaniei, cca. Au fost observate 30 de microlente cu ambele telescoape spațiale, deci se așteaptă și alte rezultate similare. Sperăm că, printre acestea, va exista una cauzată de o combinație de stele și exoplanete. Întrebarea este, când vom avea ocazia să efectuăm măsurători similare din trei puncte? Kepler nu va mai putea re-detecta centrul Căii Lactee, iar în 2018 va rămâne fără combustibil. Mai mult, în 2019, după 16 ani de funcționare, misiunea Spitzer ar putea fi încheiată (cu excepția cazului în care apare cineva pentru a acoperi costurile de operare). Potrivit autorilor articolului, următoarea oportunitate similară va veni la mijlocul anilor 2020, odată cu punerea în funcțiune a telescoapelor spațiale americane WFIRST și europene Euclid.

Un articol care prezintă rezultatele a fost publicat în Astrophysical Journal Letters.