[論文レビュー] An almanac of predicted microlensing events for the 21st century

D. M. Bramich, M. B. Nielsen|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2018

solar cell performance optimization参考文献 1被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、Gaia Data Release 2を用いて2,130個の固有のレンズ星を特定し、2026年から2100年までの間で予測される2,509件の微小レンズ効果イベントの包括的な暦表を提示している。これにより、孤立星の高精度なアストロメトリックおよび光度測定が可能となり、高精度な質量決定や惑星系の検出が可能となる。いくつかのイベントではハッブル宇宙望遠鏡およびジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測に検出可能な信号が得られる可能性がある。

ABSTRACT

Using Gaia data release 2 (GDR2), we present an almanac of 2,509 predicted microlensing events, caused by 2,130 unique lens stars, that will peak between 25th July 2026 and the end of the century. This work extends and completes a thorough search for future microlensing events initiated by Bramich (2018) and Nielsen & Bramich (2018) using GDR2. The almanac includes 161 lenses that will cause at least two microlensing events each. A few highlights are presented and discussed, including: (i) an astrometric microlensing event with a peak amplitude of ~9.7 mas, (ii) an event that will probe the planetary system of a lens with three known planets, and (iii) an event (resolvable from space) where the blend of the lens and the minor source image will brighten by a detectable amount (~2 mmag) due to the appearance of the minor source image. All of the predicted microlensing events in the almanac will exhibit astrometric signals that are detectable by observing facilities with an angular resolution and astrometric precision similar to, or better than, that of the Hubble Space Telescope (e.g. NIRCam on the James Webb Space Telescope), although the events with the most extreme source-to-lens contrast ratios may be challenging. Ground-based telescopes of at least 1 m in diameter can be used to observe many of the events that are also expected to exhibit a photometric signal.

研究の動機と目的

• 高精度なGaia DR2アストロメトリを用いて21世紀における微小レンズ効果イベントの完全かつ信頼性の高い予測を提供すること。
• 今後の観測によって、アストロメトリック信号を介して孤立星の直接的質量測定が可能な微小レンズ効果イベントを可能にすること。
• 系外惑星検出および星のパラメータ特徴付けのための、検出可能な光度およびアストロメトリック信号を持つイベントを特定すること。
• アストロメトリック歪みを測定可能な解像可能なイベントを特定することで、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のような宇宙望遠鏡の計画を支援すること。
• より改善されたアストロメトリック解法を組み込み、ノイズが高くまたは重複フラグが立っている信頼性の低い源を除外することで、過去の予測を拡張すること。

提案手法

• 約13億個の星のGaia DR2の5パラメータアストロメトリック解を用いて、潜在的なレンズ星および源星を同定した。
• 高アストロメトリック過剰ノイズ（例：ASTROMETRIC_EXCESS_NOISE_SIG > 10）または重複フラグを有する星を除外する厳密な選別基準を適用した。
• 点質量レンズモデルを用いて、パララックスおよび固有運動の効果を組み込み、微小レンズ光曲線およびアストロメトリック歪みを計算した。
• Gaiaの軌道およびアストロメトリックパラメータを用いて、イベントの視等級、ピーク時刻、および源-レンズアライメント確率（例：P(u₀ < 1）を予測した。
• Gaiaの約0.4 mmag、ハッブル/ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の約1 masの感度閾値を用いて、光度およびアストロメトリック信号の検出可能性を評価した。
• 先行研究との照合による予測の妥当性を検証し、LAWD 37 や Stein 2051 B といった既知のイベントと整合性があることを確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gaia DR2に含まれるどの星が21世紀に検出可能な微小レンズ効果イベントを引き起こし、それぞれいつピークに達するか？
• RQ2 これらのイベントの予想されるアストロメトリック歪みの振幅はどの程度で、現在または将来の宇宙望遠鏡で解像可能か？
• RQ3 光度およびアストロメトリック信号はイベントごとにどのように変化するか？また、どのイベントが系外惑星検出や質量測定に最も適しているか？
• RQ4 レンズのパララックス、固有運動、および源-レンズアライメントが、微小レンズ光曲線の形状および検出可能性にどのように影響するか？
• RQ5 アストロメトリだけで高精度な質量測定が可能な孤立星のうち、どのイベントが最も有望か？

主な発見

• 暦表は、2,130個の固有のレンズ星によって引き起こされる2,509件の微小レンズ効果イベントを予測しており、161個のレンズ星が2件以上のイベントを引き起こしている。
• ME1024は、約9.70 ± 0.04 masの最大アストロメトリック歪みを示し、これは大きなエインシュタイン半径（約33.1 mas）と高い接近確率（P(u₀ < 2) = 0.801）に起因する。
• ME1024はまた、約8 mmagの潜在的光度信号を示しており、光度追跡観測の主要な標的である。
• ME309は白色矮星 WD 1223-659 によって引き起こされ、複雑なレンズ運動のため、光度およびアストロメトリック信号に複数のピークが現れ、2036年にピークに達する。
• ME1919は、レンズのパララックスおよび固有運動のため、光度およびアストロメトリック信号に二重ピークを示し、最初のピークは2080年7月17日ごろに予想される。
• ME1024はM1.0型矮星GJ 15 Aを含んでおり、この星は5地球質量の惑星を有する。このイベントのアストロメトリック信号は、レンズ星が源星よりも約13.5等暗いにもかかわらず、堅牢である。