Ponowna analiza zdarzeń mikrosoczewkowania

Naukowcy ponownie przeanalizowali prawie 10 000 krzywych blasku z eksperymentu OGLE. Powstały w ten sposób katalog daje nowe możliwości badania czarnych dziur, egzoplanet i wielu innych zjawisk.

Jak zrozumieć mikrosoczewkowanie
Gdy jeden obiekt astronomiczny przechodzi przed innym, światło obiektu tła jest soczewkowane, czyli skupiane, przez grawitację obiektu pierwszoplanowego i widzimy chwilowy skok jasności obiektu tła. Ten proces mikrosoczewkowania grawitacyjnego może wskazać nam obecność obiektów, które emitują niewiele światła lub nie emitują go wcale, takich jak czarne dziury, egzoplanety i obiekty kandydujące do miana ciemnej materii, gdy przechodzą one przed gwiazdami lub innymi świecącymi źródłami. Mikrosoczewkowanie grawitacyjne jest jednym z najbardziej obiecujących sposobów na znalezienie izolowanych czarnych dziur o masie gwiazdowej, które od dawna są trudne do namierzenia.

Eksperyment Soczewkowania Grawitacyjnego (OGLE) zaobserwował ponad 10 000 przypadków mikrosoczewkowanie od czasu rozpoczęcia badań w 1992 roku. Jednak zarejestrowanie zdarzenia to dopiero pierwszy krok do zrozumienia, co je wywołało. Naukowcy modelują krzywe blasku mikrosoczewkowania, aby oszacować właściwości obiektów uczestniczących w zdarzeniu, ale wiele czynników może skomplikować te obliczenia: nasz punkt obserwacyjny – Ziemia – jest w ciągłym ruchu, gwiazdy różnią się jasnością z wielu powodów, a instrumenty są niedoskonałe. Jak uwzględnić wszystkie te czynniki i wydobyć użyteczne informacje z krzywych blasku mikrosoczewkowania?

Nowe i udoskonalone
W nowej publikacji zespół kierowany przez Nathana Golovicha (Lawrence Livermore National Laboratory) ponownie przeanalizował prawie 10 000 przypadków mikrosoczewkowania w trzecim i czwartym katalogu OGLE. Nowy model zespołu uwzględnia ruch Ziemi – który wpływa na nasze postrzeganie tego, jak szybkie obiekty tła i pierwszego planu poruszają się względem siebie – a także zmienność jasności obiektu tła oraz systematyczne efekty instrumentalne.

Tego typu model był już stosowany do pojedynczych przypadków mikrosoczewkowania, ale nigdy nie został wykorzystany w pełnym przeglądzie ze względu na ogromną moc obliczeniową, jakiej wymaga – Golovich i współpracownicy wykorzystali około miliona godzin pracy komputera do przeanalizowania swojej próbki! Zespół wykazał, że jego model był w stanie oddzielić pożądany sygnał od innych czynników, takich jak ruch Ziemi i zmienność soczewkowanego obiektu, co znacznie zmniejszyło źródła błędu systematycznego.

Wyselekcjonowany katalog
Co ten zaktualizowany katalog oznacza dla poszukiwań izolowanych czarnych dziur? Golovich i współpracownicy użyli narzędzia open-source PopSyCLE (ang. Population Synthesis for Compact object Lensing Events) do symulacji zdarzeń mikrosoczewkowania i zidentyfikowania miejsc w przestrzeni parametrów, w których prawdopodobnie będą znajdować się izolowane czarne dziury. Na podstawie wyników tych symulacji autorzy szacują, że 50% lub więcej z tych 390 zdarzeń OGLE w tym regionie przestrzeni parametrów jest najprawdopodobniej wywołane przez pierwszoplanowe czarne dziury.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
AAS

Vega

Na ilustracji: Obszar obserwacyjny czwartej fazy eksperymentu OGLE (zaznaczony na biało). W ramach tego eksperymentu zaobserwowano ponad 10 000 przykładów mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Źródło: ESO/S. Brunier, OGLE/J. Skowron.