Co to jest OGLE?

Ogle to po angielsku podglądać.

Znów zaprzyjaźnieni astronomowie przysłali mi trochę zdjęć. Tym razem wykonane zostały w Obserwatorium Las Campanas w Chile, gdzie znajduje się teleskop Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Las Campanas należące do fundacji Carnegie Institution for Science z Pasadeny, położone jest  w okolicach miasta La Serena, około 600 km na północ od Santiago, 2400 m n.p.m. na południowym krańcu Pustyni Atacama – miejscu znanym z najlepszego w świecie klimatu do prowadzenia obserwacji astronomicznych. A dlaczego jest to najlepsze miejsce? Bo jest najsuchsze. Zawdzięcza to zimnemu Prądowi Peruwiańskiemu (Prąd Humboldta)

Obserwatorium Las Campanas, po prawej stronie dwa 6,5-metrowe teleskopy Magellan. Planowana jest już budowa teleskopu prawie trzydziestometrowego na pobliskim wzniesieniu.

Na szczycie 2,5 metrowy Teleskop Irénée du Pont, po lewej Teleskop Henrietta Swope – 1m, poniżej Teleskop Warszawski – 1,3m (fot. B. Pilecki)

Warszawski teleskop powstał w latach 1995 – 1996. Jego głównym zadaniem jest prowadzenie obserwacji w ramach programu o nazwie OGLE (The Optical Gravitational Lensing Experiment – Eksperyment Soczewkowania Grawitacyjnego). O początkach tego programu niech opowie jego inicjator, nieżyjący już profesor Bohdan Paczyński :
„Od lat marzyłem o niedużym, ale własnym teleskopie w dobrym klimacie, na przykład w Chile. (…) Marzyłem o losie na loterii w postaci miliona dolarów na kupno metrowego „prywatnego” teleskopu. W pewnym momencie zdałem sobie sprawę, że gdyby taki los uśmiechnął się do mnie, to byłbym w katastrofalnym kłopocie: nie miałem pojęcia, jak w praktyce sprawić, aby wymarzony teleskop zadziałał. Na moje szczęście Aleksander Schwarzenberg-Czerny zwrócił mi uwagę, że Andrzej Udalski  jest niezwykle utalentowanym instrumentalistą. Gdyby teraz los z milionem dolarów się uśmiechnął, to moje marzenie o małym teleskopie miałoby szanse na realizację.
Pamiętam dzień w budynku Warszawskiego Obserwatorium, gdy siedzieliśmy w pracowni Marcina Kubiaka  i marzyliśmy o niedużym teleskopie w Chile. Wydawało się nam, że to tylko marzenie. Nagle ktoś zapukał do drzwi i za chwilę ukazał się Robert Głębocki, astronom i zarazem minister nauki w pierwszym postkomunistycznym rządzie. Na pytanie, co sądzi o teleskopie za milion dolarów, Głębocki odpowiedział, że to nie byłaby zbyt wygórowana kwota jak na tamte czasy. Tuż po upadku komuny procent budżetu na naukę był całkiem pokaźny. (…)
Oczywiście, starania o teleskop w Chile nie były trywialne. Zarówno Marcin Kubiak, jak i jego koledzy musieli dołożyć wielkich starań. (…) Poza teleskopem krytycznie ważne było to, że Andrzej Udalski potrafił nie tylko zapewnić sprawne działanie teleskopu, ale też zbudował kolejne kamery CCD. (…) Oczywiście poza teleskopem i kamerami CCD krytycznie ważną częścią systemu było oprogramowanie — to domena Michała Szymańskiego .” Tekst pochodzi z wykładu wygłoszonego z okazji nadania profesorowi Paczyńskiemu tytułu doktora honoris causa Uniwersytetu Wrocławskiego (pełny tekst TU )

Głównym celem projektu OGLE jest ciągły przegląd wybranych fragmentów nieba w celu poszukiwania zjawisk tzw. mikrosoczewkowania grawitacyjnego. A na czym polega soczewkowanie grawitacyjne? Otóż od czasów Einsteina wiadomo, że pole grawitacyjne lekko zakrzywia promienie światła, mówiąc w uproszczeniu światło zachowuje się podobnie jakby miało swój ciężar. Jeśli więc promień światła przebiega w pobliżu masywnego ciała, np. gwiazdy, planety, jego tor ulega odchyleniu. Jeśli blisko jednej linii znajdą się 3 obiekty: odległe świecące źródło (np. gwiazda), obiekt soczewkujący (np. gwiazda, gwiazda z planetą lub zwarty obiekt zbudowany z ciemnej materii) oraz obserwator na Ziemi, to ten obserwator zobaczy pojaśnienie źródła. Wyjaśniają to poniższe rysunki:

 Gdy nie ma „soczewki” promień światła biegnie po najkrótszej drodze.
 

 „Soczewka” powoduje, że do obserwatora docierają promienie „omijające” ją. W ten sposób dociera „więcej światła” bo ma ono więcej możliwych dróg przybycia. Jest to przyczyną obserwowanego pojaśnienia źródła.

W płaszczyźnie nieba, obrazek przedstawia ewolucję w czasie 2 obrazów jednej gwiazdy w trakcie zjawiska mikrosoczewkowania, spowodowanego przez ciemną soczewkę w środku obrazka. Gwiazda przesuwa się ze stałą prędkością po linii z góry na dół, daleko za soczewką. Gdyby nie było pomiędzy nimi tej masywnej soczewki to zobaczylibyśmy jeden obraz przesuwającej się gwiazdy. Obecność soczewki powoduje powstanie dodatkowych obrazów i docieranie większej ilości światła do nas. (animacja Bogumił Pilecki i Jan Skowron)

Właśnie takie zjawisko nazywamy soczewkowaniem. Gdy soczewką jest obiekt stosunkowo niewielki, o masie rzędu kilku mas Słońca, mówimy o mikrosoczewkowaniu. Zjawisko mikrosoczewkowania pozwala odkryć obiekty normalnie niewidoczne z Ziemi oraz poznać ich strukturę. Umożliwia to na przykład odkrywanie i charakteryzację gwiazd podwójnych oraz układów planetarnych.

Aby teleskop mógł zaobserwować tak rzadkie zjawiska, nie może próżnować. Wymaga to też nie lada determinacji od członków zespołu. 365 dni w roku jeden z polskich obserwatorów jest przy teleskopie, i co noc otwiera kopułę by patrzeć, czy to właśnie dziś nie wydarzy się coś ciekawego na niebie. Jeśli tak się stanie, informacja o tym wysyłana jest do innych astronomów na świecie i do innych teleskopów. Później, gdy w Chile teleskop Warszawski ma dzień, inni, po drugiej stronie globu mogą kontynuować wysiłki, gdy już wiedzą na który kawałek nieba patrzeć.

Warto podkreślić, że OGLE to unikalny w historii astronomii projekt dostarczający regularnie już od blisko 20 lat odkryć z najwyższej światowej półki. Jest to prawdziwie polski i liczący się w nauce światowej projekt. Trzeba pamiętać, że OGLE to nie tylko soczewkowanie – w jego ramach, każdej nocy, dokonywane są pomiary jasności ponad miliarda gwiazd – jest on obecnie największym na świecie przeglądem nieba. OGLE-IV (najnowsza, już czwarta faza projektu) rocznie odkrywa około 1500 mikrosoczewek grawitacyjnych, miliony gwiazd zmiennych, pulsujących, zaćmieniowych, i wiele innych ciekawych obiektów. Z tej pracy na co dzień korzystają astronomowie w Polsce i za granicą.

Dwa zdjęcia teleskopu pod częściowo otwartą kopułą. Pod zwierciadłem głównym kamera złożona z 32 detektorów CCD (ponad 260 Mpx) zaprojektowana i wykonana przez profesora Udalskiego. Jest to prawdopodobnie najlepsze tego typu urządzenie na świecie. To dzięki niej ten stosunkowo mały przyrząd może uzyskiwać tak wspaniałe wyniki. Żółty element to tzw. montaż umożliwiający skierowanie urządzenia na wybrany punkt nieba.  Na górze w czarnej osłonie o kształcie walca, zwierciadło wtórne. Czarny walec poniżej to kanał przez który światło wpada do kamery.

Zwierciadło główne o średnicy 1,3m. Przez kanał w środku światło dociera do kamery. Samo zwierciadło, aby utrzymywać idealny kształt, leży na wciąż pompowanej poduszce powietrznej, a specjalne popychacze na jego obwodzie delikatnie utrzymują je w centralnej pozycji, mimo że przez całą noc teleskop pracuje i zmienia swoje nachylenie.

Widok kamery od dołu. Po prawej i lewej stronie kontrolery detektorów CCD, na górze i na dole po dwie chłodziarki, przewód na górze prowadzi do pompy próżniowej. W kamerze, 24 godziny na dobę, utrzymywana jest temperatura minus 130 stopni i wysoka próżnia. Ta część teleskopu nigdy nie jest wyłączona.

Profesor Andrzej Udalski i jego najnowsze dzieło – kamera czwartej fazy projektu OGLE.

Po lewej kopuła teleskopu a za nią domek obserwatora z pokojem kontrolnym i serwerownią. Po prawej otwarta kopuła urządzeń systemu ASAS – pisałem o nim w innej notceTU

Teleskopy ASAS

Do tej pory w ramach projektu OGLE odkryto ponad 6000 zjawisk mikrosoczewkowania, a także setki okresowo gwiazd przyćmiewanych przez krążące wokół nich niewielkie, ciemne obiekty. Oto kilka planetarnych, i innych interesując przykładów znalezionych wśród nich:
OGLE-TR-122b – najmniejsza odkryta dotychczas gwiazda. Znajduje się w centrum Drogi Mlecznej i krąży wokół innej gwiazdy OGLE-TR-122a, tworząc system podwójny o oznaczeniu OGLE-TR-122. Okres obiegu wokół większej gwiazdy wynosi ok. 7,3 dnia. Swoimi rozmiarami przypomina Jowisza (jest od niego większa tylko o 16%), lecz ma od niego około 95 razy większą masę, a jej gęstość jest ok. pięćdziesięciokrotnie większa, niż gęstość Słońca
OGLE-2005-BLG-390Lb – planeta podobna do Ziemi, tzw. superziemia, okrążająca gwiazdę OGLE-2005-BLG-390L oddaloną 20 000 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Strzelca, blisko centrum galaktyki Drogi Mlecznej. Planeta posiada strukturę lodowo-skalną i jest blisko 5,5 razy większa od Ziemi. Temperatura na jej powierzchni wynosi około -220°C. Jej odległość od macierzystej gwiazdy, która może być czerwonym karłem, białym karłem albo gwiazdą neutronową lub czarną dziurą, jest trzy razy większa niż odległość Ziemi od Słońca, a czas obiegu wokół tej gwiazdy prawdopodobnie wynosi ok. 10 lat.
OGLE-2006-BLG-109L – układ planetarny znajdujący się prawie 5000 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Strzelca. Centralnym obiektem układu jest gwiazda mająca połowę masy Słońca. Jest ona 20-krotnie ciemniejsza od naszej gwiazdy a jej powierzchnia osiąga temperaturę około 3700 °C. Wokół gwiazdy odkryto dwie planety. Obie są gazowymi olbrzymami, których orbity i względne rozmiary przypominają Jowisza i Saturna w Układzie Słonecznym, tylko w mniejszej skali. W wewnętrznej części układu mogą krążyć mniejsze planety, w tym być może skaliste, których jeszcze nie dostrzeżono.
OGLE-TR-111 – gwiazda w konstelacji Kila wokół której krąży planeta okresowo przechodząca przed jej tarczą. Podejrzewa się także istnienie drugiej planety.

Projekt OGLE powstał dzięki ogromnej pasji, determinacji i tytanicznej pracy jego autorów. Na sukces złożyły się znakomity pomysł i talenty twórców wspaniałej kamery i oprogramowania.
Na koniec jeszcze raz zacytuję profesora Paczyńskiego:
„Badanie najdalszych zakątków wszechświata przy pomocy najpotężniejszych teleskopów jest zajęciem fascynującym. Równie fascynujące okazują się być wyniki badań. Obecnie działa lub jest w budowie około 15 teleskopów optycznych o średnicy od 6.5 do 10 metrów. Łącznie wydano na ich budowę kilka miliardów dolarów. Zarówno koszt tych instrumentów jak i wyniki otrzymywane przy ich pomocy sprawiają wrażenie, że nie dysponując setką milionów dolarów nie ma się co brać za współczesne obserwacje astronomiczne. Oczywiście, jest to pogląd błędny. Na czym może polegać alternatywa? Czy można prowadzić ważne, wręcz przełomowe badania mniejszymi, nie tak drogimi instrumentami? Oczywiście że można” Fragment artykułu „Badanie zmienności całego nieba” całość TU .

 Satyryczny rysunek w lokalnej gazecie wydawanej w La Serena. Napis w dymku: Julek! Czy tę kartkę "nie ruszać kopułą", którą przykleiłeś na konsolecie, napisałeś po angielsku czy hiszpańsku?

Zdjęcie wprowadzające: Kopuła polskiego teleskopu, w tle 2,5-metrowy Teleskop du Pont.

Zdjęcia aparatury były wykonywane dla potrzeb jej bieżącej obsługi.