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Gaia vede due microlensing

La curva di luce relativa all'evento "Gaia16aua"
La curva di luce relativa all'evento "Gaia16aua" Credit: ESA/Gaia/DPAC, L. Wyrzykowski, OGLE team (Warsaw), Z. Kostrzewa-Rutkowska (SRON/RU) - Processing: M. Di Lorenzo (DILO)

GAIA ha osservato due eventi eccezionali in cui la luce di una stella viene deviata e amplificata dal passaggio di un corpo davanti ad essa.

 Il microlensing gravitazionale è un fenomeno in cui, grazie alla curvatura della luce (o, se si preferisce, dello spaziotempo attraverso cui essa si propaga), la gravità di un corpo oscuro si manifesta concentrando verso l'osservatore la luce proveniente da un astro luminoso più lontano. In pratica, è come se si creasse una lente naturale gravitazionale e noi ci trovassimo a passare per caso nel suo piano focale, allineandoci agli altri due corpi. L'effetto è quello di vedere un improvviso aumento di luminosità nella stella sullo sfondo, con un caratteristico andamento "a cuspide" nella curva di luce. Nel corso degli ultimi due decenni, gli astronomi hanno osservato regolarmente microlensing di stelle con i telescopi sulla Terra, il che ha portato anche a scoprire nuovi pianeti estrasolari.

 Il primo evento di questo tipo osservato dal satellite Gaia è stato denominato Gaia16aua ma il suo soprannome è Auala, dal nome di un piccolo villaggio Samoa; si tratta di una debole stella di magnitudine 19 che, all'inizio di agosto, ha improvvisamente guadagnato due magnitudini (diventando cioè circa 6 volte più luminosa). L'incremento e il successivo indebolimento sono stati osservati indipendentemente da Gaia and da osservatori a terra, alcuni dei quali anche in Italia, nell'ambito del Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). Come si vede nella figura in apertura, le osservazioni fatte da terra forniscono una base di dati più estesa nel tempo e più densa di misure, confermando che l'evento osservato da Gaia è davvero un fenomeno di microlensing.

 L'effetto di lente gravitazionale dipende dalla massa interposta, nonché dalle distanze relative tra fonte, lente e osservatore. Nel caso di un allineamento quasi perfetto tra sorgente, lente e osservatore, la luminosità della stella sullo sfondo aumenta e la sua posizione nel cielo appare leggermente spostata. Misurando entrambi questi effetti minuscoli, è possibile stimare la massa dell'oggetto invisibile che agisce come una lente. Ciò che rende speciale l'osservazione di microlensing con Gaia è proprio la possibilità di misurare il minuscolo movimento apparente della sorgente a causa della distorsione gravitazionale. "Combinando informazioni di Gaia sui cambiamenti nella posizione della stella di fondo con dati terrestri delle sue variazioni di luminosità, saremo in grado di stimare con precisione la massa dell'oggetto che ne ha piegato la luce", spiega Timo Prusti, scienziato del Gaia project dell'ESA. "L'oggetto che fa da lente in questo caso potrebbe essere o una stella o un buco nero, e ulteriori analisi ce lo diranno".

Gaia microlensing Gaia16aye

L'evento di lente multipla "Gaia 16aye" - La linea continua rappresenta le previsioni del modello di microlente provocata da un sistema binario - Credit: ESA/Gaia/DPAC, L. Wyrzykowski, OGLE team (Warsaw), Z. Kostrzewa-Rutkowska (SRON/RU)

 Il secondo evento di microlensing, classificato come Gaia16aye e soprannominato "Ayers Rock" come il famoso luogo in Australia, è forse ancora più intrigante. Dopo la scoperta iniziale da parte di Gaia di un aumento anomalo della luminosità di questa stella di magnitudo 14,5 sempre ai primi di agosto, gli astronomi hanno iniziato a osservarla con molti telescopi a terra, rivelando uno schema piuttosto peculiare di variazioni di luminosità. Invece di una singola ascesa e caduta di luce, la stella è andata incontro a due picchi di luminosità consecutivi di circa due magnitudini, per poi tornare debole per alcune settimane. Dopo oltre un mese, però, si è verificato un forte aumento oltre la magnitudine 12, seguito da un calo più graduale, come si vede nel grafico qui sopra.

 "Questo schema intricato suggerisce che il lensing non proviene da un unico oggetto, ma piuttosto da un sistema binario", dice Przemek Mróz, uno studente di dottorato all'Osservatorio Astronomico di Varsavia. La luminosità della stella dovrebbe subire un ulteriore aumento finale nelle prossime settimane, raggiungendo nuovamente la magnitudo 12 per un paio d'ore, e perciò osservazioni frequenti sono attualmente in corso da parte di astronomi professionisti e dilettanti di tutto il mondo. Wyrzykowski ed i suoi colleghi si aspettano che altri osservatori, comprese le scuole con piccoli telescopi, si uniscano alla fase finale di questa campagna di monitoraggio.

 Il set di dati completo, insieme con la stima di Gaia sulla posizione della stella, sarà fondamentale per rivelare la massa e la natura della lente in primo piano. Gli astronomi pensano che il candidato più probabile sia un sistema stellare binario, ma è anche possibile che un pianeta o un buco nero facciano parte del sistema.

 Un'altra particolarità è che entrambe le micro-lenti trovate da Gaia si trovano nei bracci a spirale della nostra Via Lattea e non verso il centro galattico, qualcosa di estremamente raro. "Il microlensing avviene in un caso su un milione di stelle quando osserviamo verso il Centro Galattico, ma solo una volta in un centinaio di milioni per le stelle in un braccio a spirale", spiega Wyrzykowski."Siamo stati molto fortunati a trovare questi due eventi", aggiunge Simon Hodgkin, capo del "Gaia Photometric Science Alerts Team" a Cambridge, UK.

 Mentre le indagini a terra possono monitorare solo singole porzioni del cielo, Gaia è ora in grado di rilevare questi eventi su tutta la sfera celeste e la combinazione con i dati raccolti da terra potrebbe rivelare ulteriori informazioni sulla natura di queste lenti cosmiche. Dopo oltre due anni di attività scientifica Gaia, il team di "allerta fotometrico" ha sviluppato algoritmi molto efficienti per rilevare eventi transitori, tuttora in via di perfezionamento per migliorare ulteriormente l'efficienza di rilevamento del microlensing.

 

Riferimenti:
- http://sci.esa.int/gaia/58546-gaia-spies-two-temporarily-magnified-stars/
- http://www.media.inaf.it/2016/09/22/microlensing-nel-mirino-di-gaia/

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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