OGLE

Teleskop Warszawski w Obserwatorium Las Campanas w Chile wykorzystywany w projekcie OGLE

The Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), Eksperyment Soczewkowania Grawitacyjnego – projekt naukowy polegający na monitorowaniu jasności milionów gwiazd Drogi Mlecznej oraz sąsiadujących z nią galaktyk w celu wykrycia zjawisk i obiektów tymczasowych oraz okresowych, w tym między innymi zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Projekt prowadzony jest w Obserwatorium Las Campanas w Chile od kwietnia 1992 roku przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego. Jednym z pomysłodawców i wieloletnim współpracownikiem projektu był prof. Bohdan Paczyński z Uniwersytetu Princeton.

Od marca 2010 roku projekt znajduje się w czwartej fazie realizacji (OGLE-IV). Wcześniejsze fazy miały miejsce w latach: 1992–1995 (OGLE-I), 1997–2000 (OGLE-II), 2001–2009 (OGLE-III). W latach 1992–1995 obserwacje były wykonywane na 1,0-metrowym teleskopie im. Henrietty Swope. Począwszy od drugiej fazy projekt OGLE wykorzystuje Teleskop Warszawski o średnicy zwierciadła 1,3 metra. Każda kolejna faza wiązała się z zastosowaniem kamery o coraz większym polu widzenia. Kamera OGLE-IV składa się z 32 matryc CCD zawierających 2048×4096 pikseli (w sumie prawie 269 Mpx). Pole widzenia kamery sięga 1,4 stopnia kwadratowego, czyli pokrywa obszar około 7 tarcz Księżyca. Zasadniczym celem obserwacji jest bogaty w gwiazdy pas Drogi Mlecznej, w tym przede wszystkim zgrubienie centralne naszej Galaktyki, a także galaktyki satelitarne: Wielki Obłok Magellana i Mały Obłok Magellana.

Odkrycia

OGLE-I (1992–1995)

Do największych osiągnięć pierwszej fazy projektu OGLE należało odkrycie pierwszych przypadków mikrosoczewkowania grawitacyjnego[1] (w sumie 20 zjawisk) w kierunku zgrubienia centralnego Drogi Mlecznej, w tym pierwszy przypadek mikrosoczewkowania przez układ podwójny gwiazd[2]. Dane OGLE dostarczyły niezbitego dowodu na to, że gwiazdy w centralnych rejonach naszej Galaktyki układają się w podłużną strukturę zwaną poprzeczką[3][4].

OGLE-II (1997–2000)

Do najważniejszych wyników naukowych uzyskanych w czasie trwania drugiej fazy projektu należy detekcja i kalibracja tysięcy gwiazd położonych w Obłokach Magellana i będących tzw. świecami standardowymi, jak pulsujące gwiazdy typu RR Lyrae, cefeidy, gwiazdy typu Mira Ceti, a także gwiazdy stałe określane z ang. red clump, co przyczyniło się do rewizji skali odległości we Wszechświecie[5]. Precyzyjne pomiary jasności umożliwiły odkrycie w Obłokach Magellana tysięcy czerwonych olbrzymów o niskich amplitudach pulsacji, które nazwano gwiazdami typu OSARG (OGLE Small-Amplitude Red Giants)[6]. Podczas fazy OGLE-II udało się zarejestrować prawie 170 zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego.

OGLE-III (2001–2009)

Trzecia faza projektu przyniosła liczne odkrycia planet pozasłonecznych. Uczestnicy projektu OGLE jako pierwsi masowo poszukiwali planet wokół innych gwiazd metodą tranzytu[7]. W przypadku około 220 gwiazd zauważono okresowe przyćmienia, które mogły być spowodowane przez krążące wokół nich niewielkie słaboświecące obiekty. W siedmiu przypadkach potwierdzono, że obiektami tymi są planety. W 2004 roku astronomowie z OGLE we współpracy z astronomami z japońsko-nowozelandzkiej grupy MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) jako pierwsi donieśli o zaobserwowaniu planety pozasłonecznej przy użyciu metody mikrosoczewkowania grawitacyjnego[8]. Tą metodą w 2006 roku zespół OGLE odkrył pierwszy układ planetarny, złożony z dwóch planet o masach i wielkości orbit zbliżonych proporcjami do Jowisza i Saturna w naszym Układzie Słonecznym[9]. Innym odkryciem z trzeciej fazy OGLE jest jedna z najmniejszych dotąd znanych gwiazd OGLE-TR-122 B. Dzięki wieloletnim regularnym obserwacjom OGLE udało się wyjaśnić fenomen zjawiska czerwonej nowej. Okazało się, że wybuch Nova Scorpii 2008 to wynik koalescencji gwiazd, a ściślej – szybki proces wejścia układu podwójnego gwiazd w fazę wspólnej otoczki[10].

W czasie trwania OGLE-III zarejestrowano ponad 4 tys. zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Analiza statystyczna tych zjawisk przeprowadzona przez zespoły OGLE oraz PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork) pokazała, że planety wokół gwiazd nie są rzadkością i co najmniej jedna planeta powinna krążyć wokół każdej gwiazdy w naszej Galaktyce[11]. Niewielka liczba zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego (10 przypadków) zaobserwowanych w kierunku Obłoków Magellana w okresie 12 lat (łącznie w trakcie faz OGLE-II i OGLE-III) wykluczyła definitywnie, że ciemna materia może składać się z masywnych, zwartych, niewidocznych lub słaboświecących obiektów określanych mianem MACHO (MAssive Compact Halo Objects)[12].

Na podstawie danych OGLE-III udało się sklasyfikować około pół miliona gwiazd zmiennych[13][14][15][16][17], w tym natrafiono na pierwszą cefeidę w układzie podwójnym (OGLE-LMC-CEP-0227), co po raz pierwszy pozwoliło na dokładne wyznaczenie masy tego typu gwiazdy i potwierdzenie przewidywań teorii pulsacji[18].

OGLE-IV (od 2010)

Duże pole widzenia kamery OGLE-IV umożliwiło efektywne zwiększenie obszaru obserwacji do 3600 stopni kwadratowych, co stanowi około 9 procent powierzchni całego nieba. Dzięki detekcji tysięcy cefeid i gwiazd typu RR Lyrae w Obłokach Magellana została dokładnie poznana struktura tych galaktyk[19],[20]. Blisko połowa spośród około 3600 znanych cefeid klasycznych w Drodze Mlecznej[21] została odkryta w danych OGLE[22]. Opracowane na tej podstawie mapa dysku galaktycznego[23] oraz krzywa rotacji Galaktyki[24] objęły po raz pierwszy odległe od centrum rejony. Wysoce kompletne poszukiwania gwiazd typu RR Lyrae w kierunku zgrubienia centralnego Galaktyki pokazały, że stara populacja gwiazdowa zgrubienia ma kształt trójosiowej elipsoidy ustawionej wzdłuż galaktycznej poprzeczki[25]. Dane OGLE umożliwiły precyzyjne wyznaczenie odległości do centrum Galaktyki (na bazie gwiazd typu RR Lyrae) oraz Wielkiego Obłoku Magellana (na podstawie zaćmieniowych układów podwójnych)[26].

Regularne wieloletnie obserwacje około 2 miliardów gwiazd pozwoliły na odkrycie i sklasyfikowanie (do 2024 roku) prawie 1,2 miliona obiektów zmiennych okresowych, w tym setek tysięcy gwiazd pulsujących i układów zaćmieniowych znanych typów[27][28][29][30][31], a także na odkrycie wielu dotąd zupełnie nieznanych lub rzadko występujących typów gwiazd, jak osobliwe cefeidy[32], ekscentryczne układy elipsoidalne[33], czy gwiazdy typu BLAP (Blue Large-Amplitude Pulsators) – gorące gwiazdy pulsujące o dużych amplitudach zmian jasności[34]. W polach obejmujących Obłoki Magellana namierzono setki odległych supernowych[35], a także potwierdzono obecność setek aktywnych jąder galaktyk[36]. W ramach czwartej fazy OGLE prowadzona była kampania poszukiwania obiektów Pasa Kuipera. Znaleziono 14 nowych obiektów, w tym planetoidę o średnicy szacowanej na około 470 km, która otrzymała nazwę Dziewanna[37].

W fazie OGLE-IV każdego roku rejestruje się do około 2000 zjawisk mikrosoczewkowania. Analiza danych z lat 2010–2015 pokazała, że bardzo niewiele jest krótkich (trwających do 2 dni) zjawisk wywołanych przez pojedyncze obiekty o masach planetarnych. Oznacza to, że planet o masach Jowisza swobodnie przemierzających przestrzeń międzygwiazdową praktycznie nie ma[38]. Dane OGLE, w niektórych przypadkach uzupełnione o dane z innych przeglądów mikrosoczewkowych, umożliwiły wykrycie kilkudziesięciu planet wokół odległych gwiazd. Po raz pierwszy odkryto planetę typu Urana (OGLE-2008-BLG-092L) – lodowego olbrzyma na szerokiej orbicie wokół macierzystej gwiazdy, która dodatkowo tworzy układ podwójny z inną gwiazdą[39].

Połączenie danych fotometrycznych OGLE-III i OGLE-IV dla Wielkiego Obłoku Magellana pozwoliło na poszukiwanie zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego o skalach czasowych rzędu lat, wywołanych przez niewidoczne obiekty o masach od kilku do kilkuset mas Słońca. Bardzo niewielka liczba takich zjawisk dała podstawy do wniosku, że ciemną materię praktycznie nie mogą tworzyć pierwotne czarne dziury, które miałyby powstać z gęstej materii we wczesnym Wszechświecie[40].

Zespół OGLE

Zespół OGLE stanowią (2024): Andrzej Udalski, Michał Szymański, Igor Soszyński, Krzysztof Ulaczyk, Radosław Poleski, Szymon Kozłowski, Paweł Pietrukowicz, Jan Skowron, Dorota Skowron (Szczygieł), Przemysław Mróz, Krzysztof Rybicki, Mariusz Gromadzki, Patryk Iwanek, Marcin Wrona, Milena Ratajczak, Mateusz Mróz i Joachim Borowicz.

W 2020 roku zespół OGLE został uhonorowany Nagrodą Prezesa Rady Ministrów.

Przypisy

  1. ↑ Udalski A. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. Discovery of the First Candidate Microlensing Event in the Direction of the Galactic Bulge. „Acta Astronomica”. 43, s. 289, 1993. 
  2. ↑ Udalski A. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. OGLE #7: Binary Microlens or a New Unusual Variable?. „The Astrophysical Journal Letters”. 436, s. 103, 1994. 
  3. ↑ Stanek K.Z. et al.. Color-Magnitude Diagram Distribution of the Bulge Red Clump Stars - Evidence for the Galactic Bar. „The Astrophysical Journal Letters”. 429, s. 73, 1994. 
  4. ↑ Kiraga M. & Paczyński B.. Gravitational microlensing of the Galactic bulge stars. „The Astrophysical Journal”. 430, s. 101, 1994. 
  5. ↑ Udalski A. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. The Distance Scale: Galactic Bulge - LMC - SMC. „Acta Astronomica”. 48, s. 113, 1998. 
  6. ↑ Soszyński I. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. Small Amplitude Variable Red Giants in the Magellanic Clouds. „Acta Astronomica”. 54, s. 129, 2004. 
  7. ↑ Udalski A. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. Planetary and Low-Luminosity Object Transits in the Carina Fields of the Galactic Disk. „Acta Astronomica”. 52, s. 317, 2002. 
  8. ↑ Bond I.A. et al.. OGLE 2003-BLG-235/MOA 2003-BLG-53: A Planetary Microlensing Event. „The Astrophysical Journal”. 606, s. 155, 2004. 
  9. ↑ Gaudi B.S. et al.. Discovery of a Jupiter/Saturn Analog with Gravitational Microlensing. „Science”. 319, s. 927, 2008. 
  10. ↑ Tylenda R. et al.. V1309 Scorpii: merger of a contact binary. „Astronomy & Astrophysics”. 528, s. A114, 2011. 
  11. ↑ Cassan A. et al.. One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations. „Nature”. 481, s. 167, 2012. DOI: 10.1038/nature10684. 
  12. ↑ Wyrzykowski Ł. et al.. The OGLE view of microlensing towards the Magellanic Clouds – IV. OGLE-III SMC data and final conclusions on MACHOs. „MNRAS”. 416, s. 2949, 2011. 
  13. ↑ Poleski R. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. VI. Delta Scuti Stars in the Large Magellanic Cloud. „Acta Astronomica”. 60, s. 1, 2010. 
  14. ↑ Soszyński I. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. VII. Classical Cepheids in the Small Magellanic Cloud. „Acta Astronomica”. 60, s. 17, 2010. 
  15. ↑ Soszyński I. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XI. RR Lyrae Stars in the Galactic Bulge. „Acta Astronomica”. 61, s. 1, 2011. 
  16. ↑ Graczyk D. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XII. Eclipsing Binary Stars in the Large Magellanic Cloud. „Acta Astronomica”. 61, s. 103, 2011. 
  17. ↑ Soszyński I. et al.. The Optical Gravitational Lensing Experiment. The OGLE-III Catalog of Variable Stars. XV. Long-Period Variables in the Galactic Bulge. „Acta Astronomica”. 63, s. 21, 2013. 
  18. ↑ Pietrzyński G. et al.. The dynamical mass of a classical Cepheid variable star in an eclipsing binary system. „Nature”. 468, s. 542, 2012. DOI: 10.1038/nature09598. 
  19. ↑ Jacyszyn-Dobrzeniecka A. et al.. OGLE-ing the Magellanic System: Three-Dimensional Structure of the Clouds and the Bridge Using Classical Cepheids. „Acta Astronomica”. 66, s. 149, 2016. 
  20. ↑ Jacyszyn-Dobrzeniecka A. et al.. OGLE-ing the Magellanic System: Three-Dimensional Structure of the Clouds and the Bridge Using RR Lyrae Stars. „Acta Astronomica”. 67, s. 1, 2017. 
  21. ↑ Pietrukowicz P. et al.. Classical Cepheids in the Milky Way. „Acta Astronomica”. 71, s. 205, 2021. 
  22. ↑ Udalski A. et al.. OGLE Collection of Galactic Cepheids. „Acta Astronomica”. 68, s. 315, 2018. 
  23. ↑ Skowron D. et al.. A three-dimensional map of the Milky Way using classical Cepheid variable stars. „Science”. 365, s. 478, 2019. DOI: 10.1126/science.aau3181. 
  24. ↑ Mróz P. et al.. Rotation Curve of the Milky Way from Classical Cepheids. „The Astrophysical Journal Letters”. 870L, s. 10, 2019. DOI: 10.3847/2041-8213/aaf73f. 
  25. ↑ Pietrukowicz P. et al.. Deciphering the 3D Structure of the Old Galactic Bulge from the OGLE RR Lyrae Stars. „The Astrophysical Journal”. 811, s. 113, 2015. DOI: 10.1088/0004-637X/811/2/113. 
  26. ↑ Pietrzyński G. et al.. An eclipsing-binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to two per cent. „Nature”. 495, s. 76, 2013. DOI: 10.1038/nature11878. 
  27. ↑ Soszyński I. et al.. Over 450 000 Eclipsing and Ellipsoidal Binary Systems Toward the Galactic Bulge. „Acta Astronomica”. 66, s. 405, 2016. 
  28. ↑ Soszyński I. et al.. Concluding Henrietta Leavitt's Work on Classical Cepheids in the Magellanic System. „Acta Astronomica”. 67, s. 103, 2017. DOI: 10.32023/0001-5237/67.2.1. 
  29. ↑ Soszyński I. et al.. Over 24 000 δ Scuti Stars in the Galactic Bulge and Disk from the OGLE Survey. „Acta Astronomica”. 71, s. 189, 2018. DOI: 10.32023/0001-5237/71.3.1. 
  30. ↑ Soszyński I. et al.. Over 78 000 RR Lyrae Stars in the Galactic Bulge and Disk from the OGLE Survey. „Acta Astronomica”. 69, s. 321, 2019. DOI: 10.32023/0001-5237/69.4.2. 
  31. ↑ Iwanek P. et al.. The OGLE Collection of Variable Stars: Nearly 66,000 Mira Stars in the Milky Way. „The Astrophysical Journal”. 260, s. 46, 2022. DOI: 10.3847/1538-4365/ac6676. 
  32. ↑ Soszyński I. et al.. The OGLE Collection of Variable Stars. Type II Cepheids in the Magellanic System. „Acta Astronomica”. 68, s. 89, 2018. 
  33. ↑ Wrona M. et al.. One Thousand Heartbeat Stars in the Galactic Bulge and Magellanic Clouds from the OGLE Survey. „The Astrophysical Journal Supplement Series”. 256, s. 16, 2022. DOI: 10.3847/1538-4365/ac4018. 
  34. ↑ Pietrukowicz P. et al.. Blue large-amplitude pulsators as a new class of variable stars. „Nature Astronomy”. 1, s. 166, 2017. DOI: 10.1038/s41550-017-0166. 
  35. ↑ Wyrzykowski Ł. et al.. OGLE-IV Real-Time Transient Search. „Acta Astronomica”. 64, s. 197, 2014. 
  36. ↑ Kozłowski S. et al.. The Magellanic Quasars Survey. III. Spectroscopic Confirmation of 758 Active Galactic Nuclei behind the Magellanic Clouds. „The Astrophysical Journal”. 775, s. 92, 2013. DOI: 10.1088/0004-637X/775/2/92. 
  37. ↑ Sheppard S.S. et al.. A Southern Sky and Galactic Plane Survey for Bright Kuiper Belt Objects. „The Astronomical Journal”. 142, s. 98, 2011. 
  38. ↑ Mróz P. et al.. No large population of unbound or wide-orbit Jupiter-mass planets. „Nature”. 548, s. 183, 2017. DOI: 10.1038/nature23276. 
  39. ↑ Poleski R. et al.. Triple Microlens OGLE-2008-BLG-092L: Binary Stelar System with a Circumprimary Uranus-type Planet. „The Astrophysical Journal”. 795, s. 42, 2014. DOI: 10.1088/0004-637X/795/1/42. 
  40. ↑ Mróz P. et al.. No massive black holes in the Milky Way halo. „Nature”, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07704-6. 

Linki zewnętrzne

Polskojęzyczne
  • Zapis wykładu prof. Andrzeja Udalskiego dotyczącego projektu OGLE
  • publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Projekt OGLE, kanał Astronarium na YouTube, 18 września 2015 [dostęp 2023-10-05].
  • publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać Karolina Głowacka i Andrzej Udalski, Projekt OGLE – jak Polacy wyznaczali standardy w światowej astronomii, kanał „Radio Naukowe” na YouTube, 5 maja 2022 [dostęp 2023-09-20].
Anglojęzyczne
  • Strona internetowa projektu OGLE