Durante a varredura do céu para medir a posição de mais de um bilhão de estrelas em nossa Galáxia, O satélite Gaia da ESA detectou duas raras ocorrências de estrelas cuja luz foi temporariamente aumentada por outros objetos celestes que cruzam as suas linhas de visão. Espera-se que uma dessas estrelas brilhe novamente em breve. As medições de Gaia serão instrumentais para aprender mais sobre a natureza dessas 'lentes de aumento cósmicas'.

Os dois eventos foram identificados em julho e agosto de 2016, respectivamente, pela equipe de alertas de ciência fotométrica de Gaia, que examinam os dados de Gaia em busca de fontes astronômicas que são, por um curto período de tempo, muito mais brilhante do que o normal.

Até aqui, a equipe detectou mais de mil fontes transitórias, a maioria das quais são estrelas passando por uma grande explosão, ou explosões de supernova no final da vida de uma estrela. As descobertas agora são anunciadas rotineiramente para a comunidade astronômica, através do site Gaia Photometric Science Alerts, para que outros astrônomos possam acompanhar, em tempo hábil, com outros telescópios.

Em raras ocasiões, há também outro fenômeno que pode produzir um aumento repentino no brilho de uma estrela:a gravidade de outros objetos celestes que por acaso passam entre a estrela e o observador.

De acordo com a teoria geral da relatividade de Albert Einstein, a gravidade causa objetos massivos - como estrelas, planetas, galáxias ou buracos negros - para dobrar o tecido do espaço-tempo. Isso também distorce os caminhos dos raios de luz que passam nas proximidades.

Quando um objeto tão massivo está exatamente alinhado entre uma fonte distante de luz e um observador, atua como uma lente gravitacional, e o observador pode ver um aumento dramático (e subsequente diminuição) do brilho da fonte - muito parecido com quando observamos algo através de uma lente de aumento. Este fenômeno é denominado microlente gravitacional.

"A microlente de estrelas em nossa galáxia é muito útil para desenterrar objetos que não emitem luz, como buracos negros, mas ainda pode distorcer a luz proveniente das estrelas de fundo, "explica Łukasz Wyrzykowski, do Observatório Astronômico da Universidade de Varsóvia, Polônia, e um membro da Equipe de Alertas de Ciência Fotométrica de Gaia.

"Estrelas, vários sistemas estelares e até mesmo sistemas planetários podem atuar como lentes gravitacionais, cada uma dando origem a um padrão diferente de variações do brilho da estrela de fundo. "

A primeira detecção de Gaia de tal evento, classificado como Gaia16aua e apelidado pela equipe de Auala, depois de uma pequena aldeia em Samoa, é uma estrela fraca de magnitude 19 que repentinamente brilhou em duas magnitudes. O aumento do brilho e a diminuição subsequente foram observados de forma independente, por Gaia e pelo Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). As observações baseadas no solo forneceram uma linha de base mais longa e densa de dados, confirmando que as variações de brilho observadas por Gaia foram na verdade causadas por um evento de microlente.

O efeito da lente gravitacional depende da massa da lente - bem como das distâncias relativas entre a fonte, lente e observador. No caso de um alinhamento quase perfeito entre a fonte, lente e observador, o brilho da estrela de fundo aumenta e sua posição no céu parece ligeiramente alterada. Ao medir esses pequenos efeitos, é possível estimar a massa do objeto invisível que está atuando como uma lente.

O que torna especial encontrar eventos de microlente com Gaia, uma missão cujo objetivo científico é medir as posições estelares no céu com uma precisão sem precedentes, é que os astrônomos serão capazes de medir o movimento da fonte no céu conforme seu brilho varia devido às lentes gravitacionais.

"Ao combinar as informações de Gaia sobre as mudanças na posição da estrela de fundo com dados baseados no solo de suas variações de brilho, seremos capazes de estimar a massa do objeto que dobrou sua luz com muito boa precisão, "explica Timo Prusti, Cientista do Projeto Gaia na ESA.

"A lente, neste caso, pode ser uma estrela ou um buraco negro, e uma análise mais aprofundada dirá. "

O segundo evento de microlente de Gaia, classificado como Gaia16aye e apelidado de Ayers Rock em homenagem ao famoso ponto turístico da Austrália, talvez seja ainda mais intrigante. Após a descoberta inicial por Gaia de um aumento anômalo no brilho desta estrela de magnitude 14,5 em agosto passado, astrônomos começaram a observá-lo com muitos telescópios no solo, revelando um padrão bastante peculiar de variações de brilho.

Em vez de uma única ascensão e queda, a estrela passou por dois picos de brilho consecutivos de aproximadamente duas magnitudes, então ficou mais fraco por algumas semanas. Posteriormente, apresentou um aumento acentuado para magnitude 12 e diminuiu rapidamente novamente.

"Esse padrão intrincado sugere que a estrela não está sendo filmada por um único objeto, mas sim por um sistema binário, "diz Przemek Mróz, um estudante de doutorado no Observatório Astronômico de Varsóvia.

O brilho da estrela deve sofrer um aumento final nas próximas semanas, atingindo cerca de magnitude 12 por algumas horas, e observações frequentes estão sendo realizadas por astrônomos profissionais e amadores em todo o mundo. Wyrzykowski e seus colegas estão ansiosos por mais observadores, incluindo escolas com pequenos telescópios, ingressando na fase final desta campanha de monitoramento.

O conjunto completo de dados, junto com a estimativa de Gaia da posição da estrela, será fundamental para revelar a massa e a natureza das lentes do primeiro plano.

Os astrônomos acham que o culpado é provavelmente um sistema binário de estrelas, mas também é possível que um planeta, ou mesmo um buraco negro, fazem parte do sistema.

Outra peculiaridade é que ambas as estrelas com lentes encontradas por Gaia estão localizadas nos braços espirais da Via Láctea - algo que é extremamente raro.

"A microlente ocorre para uma em um milhão de estrelas quando observamos em direção ao Centro Galáctico, mas apenas uma vez em cem milhões para estrelas de braço espiral, "explica Wyrzykowski.

"Tivemos muita sorte em encontrar esses dois eventos, "acrescenta Simon Hodgkin, chefe da Equipe de Alertas de Ciência Fotométrica de Gaia no Instituto de Astronomia de Cambridge, REINO UNIDO.

Nas últimas décadas, astrônomos têm observado regularmente microlentes de estrelas usando telescópios na Terra, levando a muitas descobertas, incluindo a descoberta de vários exoplanetas.

Embora as pesquisas baseadas no solo só possam monitorar trechos individuais do céu, Gaia agora pode detectar esses eventos em toda a esfera celestial, e a combinação de diferentes dados coletados do solo e do espaço pode revelar mais informações sobre a natureza dessas lentes cósmicas.

Após mais de dois anos de operações científicas de Gaia, a equipe de alertas de ciência fotométrica desenvolveu algoritmos muito eficientes para detectar eventos transitórios, e estão planejando refiná-los ainda mais para melhorar a eficiência das detecções de microlentes.