Egy mikrolencse három története

1877

Az általános relativitás alapján a tömeggel bíró testek módosítják maguk körül a téridőt. A meghajlított téridőn átmenő fénysugarak emiatt irányt változtatva haladnak tovább. Ezt a jelenséget először 1919-ben sikerült igazolni, a Nap mellett elhaladó csillagfény eltérülésének kimutatásával. Ha pedig megfelelő távolságban halad el egy nagyobb égitest egy távoli csillag és a Naprendszer között, az általa eltérített csillagfény időlegesen fókuszálhatja a távoli csillag fényét felénk: ez a gravitációs mikrolencsézés már számos alkalommal megfigyelt jelensége.

Három évtizede kutatók azt is megfogalmazták, hogy ha sikerülne megfigyelni ugyanazt a mikrolencsézést a Naprendszer két, kellően távoli pontjából, általuk meghatározható lenne a lencséző égitest távolsága. Mostanra rendelkezünk is ilyen nézőponttal, a Nap körül keringő, a Földtől már messze járó Spitzer-űrtávcsőnek köszönhetően. De az első sikeres mérések után kiderült, hogy két pontból nézve sem lehet minden esetben egyértelműen meghatározni a lencse pontos tulajdonságait. Kell egy harmadik nézőpont is, távol az előző kettőtől.

A Föld, illetve a Kepler és Spitzer űrtávcsövek helyzete 2016. nyarán. (Forrás: NASA Eyes on the Solar System)

A nagy lehetőség a Kepler-űrtávcsővel jött el. A Kepler esetében igen korlátozott, hogy milyen irányokban képes megfigyeléseket végezni az űrtávcső, de 2016 nyarán, a K2 küldetés keretében során célba tudta venni a Tejútrendszer közepét. Az ott lévő, hatalmas mennyiségű, távoli csillag kiváló hátteret biztosít a mikrolencsézésekhez.

A MOA-2016-BLG-290 jelű eseményt 2016. június 1-én fedezte fel az új-zélandi MOA (Microlensing observations in Astrophysics) program a Tejút középpontja irányában, majd 5 nappal később a Chilében működő, lengyel OGLE projekt is azonosította. Ekkor már folyamatban voltak a K2 megfigyelések, de a Spitzernek június 20-ig várnia kellett, hogy elég távol kerüljön a látómező a Naptól, és így csak a végét kapta el a lencsézésnek.

A háttércsillag lencsézés okozta felfényesedése majd visszahalványodása. Balra: a földi (MOA, OGLE) fénygörbe és a Kepler mérései (K2C9), a Spitzerre számolt, lehetséges megoldásokkal. Jobbra, ugyanez, a tényleges Spitzer mérésekkel. (Forrás: Zhu et al., ApJ)

Két megfigyelésből nem lehetett volna eldönteni, hogy egy kb 80 jupitertömegnyi, csillagszerű égitest, vagy egy 7 jupitertömegnyi, magányos óriásbolygó okozta a lencsézést. De három nézőpont segítségével kiderült, hogy előbbi fókuszálta a csillagfényt: egy aprócska, a vörös törpecsillagokat és a barna törpéket elválasztó határon egyensúlyozó objektummal volt dolgunk, kb. hétezer parszekre (22-23 ezer fényévre) tőlünk. A Whei Zhu (University of Toronto, Kanada) vezette kutatómunka megmutatta, hogy ugyan továbbra sem tökéletes a helyzet, mivel a Föld és a két űrtávcső ugyanabban a síkban keringenek, de már így is lehetséges a távoli, de nagy és közeli, de kicsi gravitációs lencséket egyértelműen megkülönböztetni egymástól. Ez esetben a távolibb és nagyobb megoldás bizonyult helyesnek.

Fantáziarajz egy apró, barna törpe jellegű égitestről. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

A kampány során kb. 30 mikrolencsézést sikerült megfigyelni mindkét űrtávcsővel, tehát még további hasonló eredmények is várhatóak. Remélhetőleg ezek között lesz olyan is, amit csillag és exobolygó együttese okozott. Kérdés, hogy mikor lesz lehetőségünk hasonló, három pontból végzett mérések elvégzésére? A Kepler ugyanis nem lesz már képes újra észlelni a Tejútrendszer középpontját, és 2018-ban ki is fog fogyni az üzemanyaga. Sőt 2019-ben, 16 évnyi működés után a Spitzer küldetésének is vége lehet (ha nem jelentkezik valaki, aki állja az üzemeltetési költségeket). A cikk szerzői szerint a következő hasonló lehetőség majd a 2020-as évek közepén jöhet el, az amerikai WFIRST és európai Euclid űrtávcsövek üzembe állásával.

Az eredményeket bemutató szakcikk az Astrophysical Journal Letters folyóiratban jelent meg.

Forrás: CfA, arXiv

Hozzászólás

hozzászólás