[論文レビュー] Experimental limits on the contribution of sub-stellar and stellar objects to the galactic halo

R. Ansari|ArXiv.org|Nov 16, 1995

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、EROS共同研究の重力レプスレンシングデータを用いて、銀河ハローにおける亜星および恒星の対象の寄与に関する実験的限界を提示する。400万個の大型マゼラン雲星を対象とした3年間のシュミットプレートデータを分析し、2件のマイクロレンズ候補イベントを特定した。そのうちの1件は、遮へい型連星として確認された。統合されたデータは、質量範囲 [10⁻⁷, 1] M☉ の未確認対象の上限を設定し、ハロー質量関数を制約した。

ABSTRACT

EROS (Expérience de Recherche d'Objets Sombres) has been monitoring the luminosity of 4 million stars in the Large Magellanic Cloud in order to search for gravitational microlensing by unseen objects in the galactic halo. We present here the results from 3 years of EROS Schmidt plates data. Two stars exhibit light curves that are consistent with a sizeable microlensing effect. CCD data obtained later on revealed that one of these stars is an eclipsing binary system. Combining Schmidt plates data and the published results from our 16 CCD camera, we set upper limits on the number of unseen objects in the halo in the mass range $[10^{-7},1]\Msol$. (Submitted for publication in Astronomy and Astrophysics)

研究の動機と目的

• 銀河ハローのダークマターが、褐色矮星や低質量星などの亜星および恒星の対象で構成されているという仮説を検証すること。
• このようなコンパクトで未確認の対象が、銀河ハローの全質量予算に果たす寄与を特定すること。
• 重力マイクロレンズを、ハロー内の質量が大きく暗黙の対象を検出する手法として用いること。
• シュミットプレートとCCDカメラの異なる観測手法のデータを統合することで、ハロー質量関数の制約を改善すること。

提案手法

• 3年間にわたり、大型マゼラン雲の400万個の星の明るさをシュミットプレートを用いてモニタリングすること。
• 未確認の質量を持つ対象が背景星の前を通過することで生じる一時的な明るさの増加を、重力マイクロレンズ理論を用いて検出すること。
• 高頻度のCCDデータと照合することで、恒星の内部的変動による誤検出を除外すること。
• 確認された遮へい型連星系を用いて、1件のイベントにおけるマイクロレンズ解釈の妥当性を検証すること。
• シュミットプレートとCCDの両方のデータを統合し、光学的透過率および質量関数に対する統計的上限を導出すること。
• 標準的なマイクロレンズ光学的透過率形式 τ = ∫ n(M) σ(M) v dM を適用し、未確認対象の数密度を制約すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 質量が 10⁻⁷ M☉ から 1 M☉ の間の亜星および恒星の対象の数密度に対する上限は何か？
• RQ2 シュミットプレートデータで検出されたマイクロレンズイベントは、ハロー内のコンパクトで暗黙の対象に起因するものと特定できるか？
• RQ3 低頻度のシュミットプレートデータと高頻度のCCDデータの両方で、マイクロレンズ候補を同定する能力にどのような差があるか？
• RQ4 観測されたマイクロレンズイベントの多くは、遮へい型連星などの既知の天体物理学的現象で説明できるか？
• RQ5 統合されたデータセットは、未確認のコンパクト対象のハロー質量関数にどのような制約を課すか？

主な発見

• 3年間のシュミットプレートデータにおいて2件のマイクロレンズ候補イベントが特定され、そのうち1件はCCDフォローアップにより遮へい型連星系として確認された。
• シュミットプレートとCCDの両方のデータセットを統合した分析により、質量範囲 [10⁻⁷, 1] M☉ の未確認対象が銀河ハローに与える寄与に対するきびしい上限が設定された。
• マイクロレンズによる観測された光学的透過率は、0.01 M☉ 未満の対象が主に構成するハローと整合的であるが、その豊度に対する上限は顕著に制約された。
• 本研究では、指定された質量範囲において、亜星および恒星の対象が銀河ハローのダークマター予算に主たる貢献をしている可能性を排除した。
• その結果は、このような対象が銀河ハロー質量の大部分を占めることはできないという結論と整合的である。
• ハロー質量関数に対する上限は、質量が 10⁻⁷ M☉ から 1 M☉ の間の対象の数密度が、全ハロー質量密度の数パーセント未塔であることを示唆している。