Impresión artística del sistema estelar binario descubierto en el evento de microlente Gaia16aye, su gravedad dobla el tejido del espacio-tiempo y distorsiona la trayectoria de los rayos de luz provenientes de una estrella aún más distante. Crédito:M. Rębisz
Una campaña de observación global de 500 días encabezada hace más de tres años por la potencia de cartografía de galaxias de la ESA, Gaia, ha proporcionado información sin precedentes sobre el sistema binario de estrellas que provocó un brillo inusual de una estrella aún más distante.
El brillo de la estrella ubicado en la constelación de Cygnus, fue descubierto por primera vez en agosto de 2016 por el programa Gaia Photometric Science Alerts.
Este sistema, mantenido por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge, REINO UNIDO, escanea diariamente la enorme cantidad de datos provenientes de Gaia y alerta a los astrónomos sobre la aparición de nuevas fuentes o variaciones inusuales de brillo en las conocidas, para que puedan apuntar rápidamente otros telescopios terrestres y espaciales para estudiarlos en detalle. Los fenómenos pueden incluir explosiones de supernovas y otros estallidos estelares.
En este caso particular, Las observaciones de seguimiento realizadas con más de 50 telescopios en todo el mundo revelaron que la fuente, desde entonces llamada Gaia16aye, se estaba comportando de una manera bastante extraña.
"Vimos que la estrella se hacía cada vez más brillante y luego, dentro de un día, su brillo se redujo de repente, "dice Lukasz Wyrzykowski del Observatorio Astronómico de la Universidad de Varsovia, Polonia, quien es uno de los científicos detrás del programa Gaia Photometric Science Alert.
"Este fue un comportamiento muy inusual. Casi ningún tipo de supernova u otra estrella lo hace".
Lukasz y sus colaboradores pronto se dieron cuenta de que este brillo era causado por microlentes gravitacionales, un efecto predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein, causado por la curvatura del espacio-tiempo en la vecindad de objetos muy masivos, como estrellas o agujeros negros.
Cuando un objeto tan masivo, que puede ser demasiado tenue para ser observado desde la Tierra, pasa frente a otro, fuente de luz más distante, su gravedad dobla el tejido del espacio-tiempo en su vecindad. Esto distorsiona la trayectoria de los rayos de luz provenientes de la fuente de fondo, comportándose esencialmente como una lupa gigante.
Gaia16aye es el segundo evento de microlentes detectado por el topógrafo de estrellas de la ESA. Sin embargo, los astrónomos notaron que se comportaba de manera extraña incluso para este tipo de eventos.
"Si tienes una sola lente, causado por un solo objeto, solo habría un pequeño, aumento constante del brillo y luego habría una disminución suave a medida que la lente pasa frente a la fuente distante y luego se aleja, "dice Lukasz.
"En este caso, no solo el brillo de la estrella disminuyó bruscamente en lugar de suavemente, pero después de un par de semanas volvió a brillar, lo cual es muy inusual. Durante los 500 días de observación, lo hemos visto iluminarse y declinar cinco veces ".
Esta repentina y brusca caída del brillo sugirió que la lente gravitacional que provoca el brillo debe consistir en un sistema binario:un par de estrellas, u otros objetos celestes, unidos unos a otros por gravedad mutua.
Los campos gravitacionales combinados de los dos objetos producen una lente con una red bastante intrincada de regiones de gran aumento. Cuando una fuente de fondo pasa a través de tales regiones en el plano del cielo, se enciende, y luego se atenúa inmediatamente al salir.
A partir del patrón de aclaraciones y atenuaciones posteriores, los astrónomos pudieron deducir que el sistema binario giraba a un ritmo bastante rápido.
"La rotación fue lo suficientemente rápida y el evento general de microlentes lo suficientemente lento como para que la estrella de fondo entrara en la región de gran aumento, lo dejé y luego lo ingresé de nuevo, "dice Lukasz.
El largo período de observaciones, que duró hasta finales de 2017, y la amplia participación de telescopios terrestres de todo el mundo permitió a los astrónomos recopilar una gran cantidad de datos:casi 25 000 puntos de datos individuales.
Además, el equipo también hizo uso de docenas de observaciones de esta estrella recopiladas por Gaia mientras seguía escaneando el cielo a lo largo de los meses. Estos datos se sometieron a una calibración preliminar y se hicieron públicos como parte del programa Gaia Science Alerts.
De este conjunto de datos, Lukasz y sus colegas pudieron aprender muchos detalles sobre el sistema binario de estrellas.
Este gráfico muestra la variación de brillo de la estrella Gaia16aye causada por un evento de microlente, cuando un objeto masivo en primer plano, un sistema binario de estrellas, atravesó su línea de visión. El brillo se indica en el eje vertical en términos de magnitud astronómica, con valores más pequeños (hacia la parte superior) que indican un brillo más alto; el tiempo se indica en el eje horizontal. El gráfico muestra los datos recopilados durante un período de casi dos años con más de 50 telescopios en todo el mundo. como parte de una campaña de observación global encabezada por el satélite Gaia de la ESA. Las medidas de brillo obtenidas con Gaia se muestran como grandes símbolos de diamantes negros, mientras que las observaciones terrestres realizadas con una variedad de telescopios en todo el mundo se muestran como círculos más pequeños, cuadrícula, diamantes y triángulos de diferentes colores. Crédito:Adaptado de Wyrzykowski et al. 2019
"No vemos este sistema binario en absoluto, pero de solo ver los efectos que creó al actuar como una lente en una estrella de fondo, pudimos contar todo al respecto, "dice el coautor Przemek Mróz, quien era un Ph.D. estudiante de la Universidad de Varsovia cuando comenzó la campaña, y actualmente es un becario postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California.
"Podríamos determinar el período de rotación del sistema, las masas de sus componentes, su separación, la forma de sus órbitas, básicamente todo, sin ver la luz de los componentes binarios ".
El par consta de dos estrellas bastante pequeñas, con 0,57 y 0,36 veces la masa de nuestro Sol, respectivamente. Separado por aproximadamente el doble de la distancia Tierra-Sol, las estrellas orbitan alrededor de su centro de masa mutuo en menos de tres años.
"Si no fuera porque Gaia escanea todo el cielo y luego envía las alertas de inmediato, nunca hubiéramos sabido de este evento de microlente, "dice el coautor Simon Hodgkin de la Universidad de Cambridge, quien lidera el programa Gaia Science Alerts.
"Quizás lo hubiéramos encontrado más tarde, pero entonces podría haber sido demasiado tarde ".
La comprensión detallada del sistema binario se basó en la extensa campaña de observación y en la amplia participación internacional que atrajo el evento Gaia16aye.
"Agradecemos a los astrónomos profesionales, astrónomos aficionados y voluntarios de todo el mundo que han estado observando este evento:sin la dedicación de todas esas personas no hubiéramos podido obtener tales resultados, "dice Lukasz.
"Eventos de microlentes como este pueden arrojar luz sobre los objetos celestes que de otro modo no podríamos ver, "dice Timo Prusti, Científico del Proyecto Gaia en la ESA.
"Estamos encantados de que la detección de Gaia haya desencadenado la campaña de observación que hizo posible este resultado".
"Solución orbital completa para el sistema binario en el evento de microlente de disco galáctico del norte Gaia16aye" por L. Wyrzykowski et al se publica en Astronomía y Astrofísica .
