[論文レビュー] Microlensing by the Cluster of Black Holes Around Sgr A

Julio Chanamé, Andrew Gould+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 28, 2001

Relativity and Gravitational Theory被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、Sgr A* の近くに存在する20,000個の恒星質量ブラックホールによる微小レンズ効果が、微弱でレンズ効果を受けていた星の像上で発生する一時的な微小レンズ効果事象を介して、個々のブラックホールの検出と特徴付けに利用可能であると提唱している。K(thr)=23 の条件下では、中程度の増幅が想定される場合、年間0.05件の割合でこのような事象が発生するが、高増幅の像が検出された場合には、その頻度が著しく上昇し、光曲線および位置計測データからブラックホール質量と速度を明確に測定可能となる。

ABSTRACT

We show that at any given time, the Galactocentric black hole Sgr A* is expected to be microlensing about 0.7 bulge stars if the threshold of detectability of the fainter image is K(thr)=21, and about 4.6 sources if K(thr)=23. The lensed images then provide a unique probe of the 20,000 stellar-mass black holes that are predicted to cluster within 0.7 pc of Sgr A*: if one of these black holes passes close to a microlensed image, it will give rise to a short (weeks long) microlensing event. We show that the mass and projected velocity of the black hole can both be measured unambiguously from such an event, if the lightcurve and the mean astrometric displacement can be measured. For K(thr)=23 and moderate magnifications by Sgr A*, these events are expected only at a rate of 0.05 per year, so deeper observations would be required to see an event within the next decade. However, if highly magnified images of a star were found, the rate of events by the stellar black holes would be much higher.

研究の動機と目的

• Sgr A* の周囲に存在する高密度なクラスタ内の恒星質量ブラックホールを、背景星の微小レンズ効果を用いて検出可能かどうかを検討すること。
• バルジ星の微小レンズ像の近くを通過する個々のブラックホールによって引き起こされる微小レンズ効果事象の発生頻度を特定すること。
• このような事象の光曲線および位置計測ずれから、摂動を及ぼすブラックホールの質量と速度を明確に測定可能かどうかを評価すること。
• 特にKマグニチュードのしきい値を変化させた場合の観測条件に応じた、これらの事象の検出可能しきい値を評価すること。

提案手法

• Sgr A* が主レンズとして機能すると仮定し、検出しきい値 K(thr) に基づいて予想される微小レンズ効果を受けるバルジ星の数をモデル化すること。
• クラスタ内の恒星質量ブラックホールが微小レンズ効果を受けていた星の主像の近くを通過する二次的微小レンズ効果事象の発生をシミュレーションすること。
• 光曲線の形状と平均位置計測ずれを用いて、摂動を及ぼすブラックホールの質量と投影速度を推定すること。
• 中程度の増幅とより深いKマグニチュードしきい値（K(thr)=23）を想定した場合の、さまざまな仮定に基づいた事象発生頻度を推定すること。
• 高増幅が、観測可能な二次的微小レンズ効果事象の頻度に与える影響を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 K(thr)=21 および K(thr)=23 の条件下で、どの程度の数の微小レンズ効果を受けるバルジ星が検出可能と予想されるか？
• RQ2 クラスタ内のブラックホールが主像の近くを通過することで、どの程度の頻度で二次的微小レンズ効果事象が発生するか？
• RQ3 光曲線および平均位置計測ずれから、摂動を及ぼすブラックホールの質量と速度を明確に測定可能か？
• RQ4 高増幅の像が特定された場合、これらの事象の検出頻度はどのように変化するか？

主な発見

• K(thr)=21 の場合、任意の時点で約0.7個のバルジ星がSgr A* による微小レンズ効果を受けると予想される。
• K(thr)=23 の場合、約4.6個のバルジ星が微小レンズ効果を受けると予想され、二次的事象の検出可能性が向上する。
• K(thr)=23 および中程度の増幅の条件下では、クラスタ内のブラックホールによる二次的微小レンズ効果事象は年間0.05件の割合で発生すると予想される。
• 高増幅の像が特定された場合、観測可能な二次的微小レンズ効果事象の発生頻度は著しく上昇する。
• 光曲線および平均位置計測ずれの両方が測定可能であれば、摂動を及ぼすブラックホールの質量と投影速度を明確に測定可能である。