[論文レビュー] Microlensing towards different Galactic targets

L. Grenacher, Philippe Jetzer+2 more|DORA PSI (Paul Scherrer Institute)|Sep 22, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、MACHO調査データを用いて、銀河のへんぶつ、スピralアーム（スキュータム、ノルマ、ムスカエ）、およびハローの矮星銀河に向けての微小レンズ効果の光学的厚さとイベントレートを計算した。最初の年間のバーディーズ・ウインドウ観測に質量モーメント法を適用した結果、銀河のへんぶつおよびディスクの両方で傾き ≈2.0 のべき乗則的質量関数が得られ、最小質量は約0.01–0.02 M⊙であった。また、大マゼラン雲と小マゼラン雲がハローをわずかに平坦化させること（qH ≈ 0.8）が示され、その結果、LMC/SMC向けの予想されるイベント数は約20%減少する一方で、速度分散が変化することでイベントの持続時間が延びることが分かった。

ABSTRACT

We calculate the optical depth and the number of events due to gravitational microlensing towards the Galactic bulge, the spiral arm directions $γ$ Scutum, $β$ Scutum, $γ$ Normae, $\vartheta$ Muscae and some dwarf galaxies in the halo of the Galaxy. Using the events found by the MACHO collaboration during their first year of observation towards Baade's Window we estimate the mass functions for the bulge and disk populations following the mass moment method. We find that the mass function can be described by a decreasing power-law with slope $α\simeq 2.0$ in both cases and a minimal mass of $\sim 0.01$ $M_{\odot}$ for the bulge and $\sim 0.02$ $M_{\odot}$ for the disk, respectively. Assuming that the obtained mass function for the disk is also valid in the spiral arms, we find that the expected number of events towards the spiral arms is in reasonable agreement with the observations. However, the small number of observed events does not yet constrain much the different parameters entering in the computation of the mass function. To study the influence of the Magellanic Clouds on the shape and the velocity dispersion in the halo we perform a N-body simulation. We find that their presence induces a slight flattening of the halo ($q_{H}\simeq 0.8$). As a result the expected number of microlensing events towards some targets in the halo, such as the LMC or the SMC, decreases by about 20%, whereas due to the the modification induced on the velocity dispersion the event duration increases.

研究の動機と目的

• 銀河のへんぶつ、スパイラルアーム、ハローの矮星銀河を対象とした微小レンズ効果の光学的厚さとイベントレートを推定すること。
• MACHO調査の最初の年間データに質量モーメント法を適用し、銀河のへんぶつおよびディスクにおけるレンズ対象の質量関数を推定すること。
• N体シミュレーションを用いて、大マゼラン雲が銀河ハローの形状と速度分散に与える影響を評価すること。
• スパイラルアーム方向における予測された微小レンズ効果イベントレートと観測結果の整合性を検証すること。

提案手法

• 銀河のへんぶつ、ディスク、ハローの集団に対するモデルを用いて、微小レンズ効果の光学的厚さと予想されるイベントレートを計算した。
• MACHO調査のバーディーズ・ウインドウからのデータに質量モーメント法を適用し、レンズ対象の質量関数を推定した。
• N体シミュレーションを実行し、大マゼラン雲が銀河ハロー構造と速度分布に与える動的影響をモデル化した。
• 得られた質量関数とハローの性質を用いて、スパイラルアームおよびハロー対象向けの予想される微小レンズ効果イベントレートを計算した。
• 理論的予測と観測されたイベント数を比較し、モデルの整合性を評価した。
• 傾きαと最小質量をパラメータとするべき乗則的質量関数モデルを用いて、観測された微小レンズ統計に適合させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スキュータムやノルマのようなスパイラルアーム方向（例えばスキュータム、ノルマ）に向けて、予想される微小レンズ効果の光学的厚さと検出可能なイベント数は何か？
• RQ2 MACHO調査の最初の年間観測から制約された、銀河のへんぶつおよびディスクにおけるレンズ対象の質量関数の形は何か？
• RQ3 大マゼラン雲は銀河ハローの形状と速度分散にどのように影響を与え、その結果、微小レンズ効果イベントレートにどのような影響を及えるか？
• RQ4 スパイラルアーム方向の予測された微小レンズ効果レートは、MACHO調査からの観測されたイベント数と整合性があるか？
• RQ5 大マゼラン雲の影響によって変化したハロー構造は、微小レンズ効果イベントの持続時間と検出可能性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 銀河のへんぶつの質量関数は、傾きα ≈ 2.0、最小質量 ~0.01 M⊙ のべき乗則で最もよく記述される。
• ディスクの質量関数も、傾きα ≈ 2.0、最小質量 ~0.02 M⊙ のべき乗則に従う。
• 大マゼラン雲の存在により、銀河ハローがわずかに平坦化され、軸比qH ≈ 0.8となった。
• LMCおよびSMC向けの微小レンズ効果イベントの予想数は、変更されたハロー構造の影響で約20%減少した。
• 大マゼラン雲の影響による速度分散の変化が、微小レンズ効果イベントの持続時間を延ばした。
• スパイラルアーム対象向けの予測された微小レンズ効果レートは、観測されたイベント数と妥当な整合性を示したが、イベント数が少ないため統計的制約は弱い。