Моя жизнь в астрономии

В наблюдательном плане эта идея была предложена профессором А. В. Бялко в 1964 году в нашей стране и развита Б. Пачинским (польским астрономом, работавшим в США) в 1986 году. Суть явления микролинзирования состоит в следующем. Рассмотрим две звезды, расположенные очень близко друг к другу на небе (на угловом расстоянии порядка 10^-3 секунды дуги), но разнесенные на большое расстояние вдоль луча зрения. Лучи света далекой звезды, искривленные в гравитационном поле более близкой звезды, создают два изображения далекой звезды, суммарная яркость которых много больше, чем собственная яркость далекой звезды (передняя звезда действует как линза). Поскольку обе звезды перемещаются в пространстве друг относительно друга, суммарная яркость двух изображений далекой звезды меняется: она возрастает, достигает максимума и затем убывает. Поскольку угловое расстояние между изображениями в случае звездных расстояний очень мало (порядка 10^-3 секунды дуги), наблюдать их раздельно невозможно, поэтому наблюдатель с Земли фиксирует суммарную яркость двух изображений и регистрирует соответствующую кривую блеска. Именно в силу малости углового расстояния между изображениями явление и называется микролинзированием. Главная особенность эффекта микролинзирования в случае точечной далекой звезды, обусловленная принципом эквивалентности, – это независимость формы соответствующей кривой блеска от длины волны, а также симметрия кривой блеска относительно ее максимума. Эти признаки позволяют отличить кривую блеска при микролинзировании от кривых блеска физических переменных звезд. Замечательно то, что, хотя гипотетические темные тела гало Галактики ничего не излучают, их можно обнаружить по эффекту гравитационного микролинзирования. Однако ввиду того, что для появления заметного усиления блеска далекой звезды переднее темное тело галактического гало и далекая звезда должны оказаться почти точно на одном луче зрения, чтобы наблюдать эффект гравитационного микролинзирования от одной далекой звезды, необходимо ждать очень долго – миллионы лет.

И тут помогает простая, но гениальная идея Б. Пачинского, высказанная им в 1986 году. Необходимо наблюдать не одну далекую звезду, а целое поле звезд (около миллиона далеких звезд). Тогда по теореме сложения вероятностей вероятность того, что хотя бы одна далекая звезда из миллиона исследуемых спроектируется почти точно на темное тело гало Галактики, приближается к единице. Современные высокоэффективные ПЗС-приемники излучения в комбинации с мощными компьютерными системами обработки изображений позволяют в реальном времени следить за изменениями блеска всех звезд поля. В качестве звезд поля берутся звезды ближайшей галактики БМО или звезды балджа нашей Галактики (балдж – это сферическое сгущение старых звезд в центральной части Галактики).

Как я уже отметил, первые открытия явления гравитационного микролинзирования были сделаны группами МАСНО и EROS в 1994 году. Длительность открытых явлений микролинзирования составляла около одного месяца. Поскольку длительность явления микролинзирования пропорциональна корню квадратному из массы гравитационной линзы (темного тела гало Галактики), длительности в один месяц соответствует масса темного тела в ~ 0,1 солнечной массы. Забегая вперед, отметим, что к настоящему времени открыты тысячи явлений гравитационного микролинзирования звезд на темных телах гало Галактики. Массы темных тел лежат в пределах 0,01 ÷ 6 солнечных масс. Показано, что барионная компонента темного гало Галактики составляет не более 20% от массы гало. 80% массы гало – это должна быть небарионная компонента материи, скорее всего, это слабовзаимодействующие, нейтральные элементарные частицы, которые пока еще не открыты в земных лабораториях. Ученые надеются открыть такие частицы, носители темной материи, на суперколлайдере LHC в Швейцарии. Таким образом, астрономические наблюдения явлений гравитационного микролинзирования позволили наложить важные ограничения на природу темной материи во Вселенной.

В 1994 году мы с М. В. Сажиным опубликовали в «Письмах в „Астрономический журнал“» статью о микролинзировании двойных звезд, где обратили внимание на то, что свыше 50% звезд – двойные и кратные и это необходимо учитывать при анализе наблюдений явлений микролинзирования. Хотя эта работа в значительной степени повторяла уже опубликованные результаты статьи Мао и Пачинского, вышедшей ранее (мы не успели ознакомиться с этой работой), она послужила отправной точкой для наших дальнейших исследований эффектов гравитационного микролинзирования. Совместно с М. В. Сажиным и М. Б. Богдановым (Саратовский университет) мы исследовали поляризационные и хроматические эффекты при гравитационном микролинзировании одиночных неточечных звезд. Если линзируемая звезда точечная, то, как уже отмечалось выше, кривая блеска при микролинзировании не зависит от длины волны.