[論文レビュー] The First Heroic Decade of Microlensing

N. W. Evans|arXiv (Cornell University)|Apr 14, 2003

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、重力レプスレンシングの最初の10年間をレビューし、光曲線解析を通じて暗黒物質、銀河構造、星の性質を調べる上でその成功を強調している。今後の10年間の4つの主要プロジェクトを提案している：銀河中心部へのKバンドレプスレンシング、M33へのピクセルレンシング、レプスレンシング事象の偏光測定、およびGAIA衛星を用いたアストロメトリックレプスレンシングによるレンズ質量の光度に依存しない独立測定。

ABSTRACT

We review the fundamentals of vanilla and exotic microlensing. Deviations from the standard form of an achromatic, time-symmetric lightcurve can be caused by the parallax and xallarap effects, finite source size effects and binarity. The pioneering experiments of MACHO, EROS and OGLE reported first candidate events exactly ten years ago, so now is an opportune moment to summarise the achievements of the First Heroic Decade. Three applications are reviewed in detail -- namely (i) searches for compact dark objects in the Galactic halo, (ii) probes of the baryonic mass distribution in the inner Galaxy and the Andromeda Galaxy and (iii) studies of the limb darkening of source stars. Finally, we suggest four projects for the Second Heroic Decade -- (i) K band microlensing towards the Bulge, (ii) pixel lensing towards the low luminosity spiral galaxy M33, (iii) polarimetry of on-going microlensing events and (iv) astrometric microlensing with the GAIA satellite.

研究の動機と目的

• 最初の10年間のレプスレンシングサーベイの主な成果、特にコンパクトな暗黒物質候補の検出と銀河構造の探査を要約すること。
• 現在のレプスレンシング技術の限界、たとえばレンズパラメータ推定におけるデゲネラシーと非発光物体の検出不能性を特定すること。
• 質量関数の測定や惑星検出を含む、新たな天文学的分野へのレプスレンシングの応用を拡大する4つの前向きなプロジェクトを提案すること。
• 偏光やアストロメトリーを含む多波長・多メッセンジャー的手法を提唱し、レプスレンシング事象の物理的解釈を強化すること。

提案手法

• 点状レンズによる非色分散的かつ時間的に対称な増幅を仮定する標準的なレプスレンシング光曲線モデルを用い、基本的なレンズ幾何学とエインシュタイン半径を記述すること。
• パララックス、xallarap、有限光源効果、レンズ二重性などの偏差を補正することで、パラメータ推定と事象の特徴付けを改善すること。
• 消光を低減し、低質量レンズへの感度を向上させるために、銀河中心部へのKバンドレプスレンシングを提案すること。
• M33のような低光度銀河へのピクセルレンシングを実装し、微弱な星族におけるレプスレンシング事象の検出を可能にすること。
• 偏光測定を用いて、源星の位置角と固有の偏光を測定し、レンズ質量の制約とレプスレンシング性の確認を可能にすること。
• GAIA衛星のアストロメトリック精度を活用し、星の位置に生じるレプスレンシング誘発シフトを検出することで、発光に依存しないレンズ質量の直接測定を可能にすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GAIAを用いたアストロメトリックレプスレンシングは、ブラックホール や中性子星のような非発光物体を含むレンズの正確な質量測定を可能にするか？
• RQ2 レプスレンシング事象の偏光測定は、レンズ幾何学の決定をどのように向上させ、一時的現象のレプスレンシング起源を確認できるか？
• RQ3 M33のような低光度銀河におけるピクセルレンシング技術を用いたレプスレンシング事象の検出の最適戦略は何か？
• RQ4 銀河中心部へのKバンドレプスレンシングは、光学サーベイと比較して低質量コンパクト物体の検出をどの程度向上させるか？
• RQ5 GAIAアストロメトリックレプスレンシング事象において、相対パララックスの回復を最大化する条件は何か？ そして、これはレンズ質量決定にどのように影響するか？

主な発見

• レプスレンシングの最初の英雄的10年間は、銀河ホールの主要成分としてのコンパクトな暗黒物質の多くを除外した。
• レプスレンシングサーベイは銀河のバーの存在を明らかにし、銀河中心部およびアンドロメダ銀河におけるバリオン質量分布に制約を加えた。
• 有限光源効果と縁の暗さ（リムダークニング）は、初めてレプスレンシング光曲線を用いて測定され、星の大気モデルの検証が可能になった。
• レプスレンシング事象の偏光測定は、二重レンズの配置を制約し、事象のレプスレンシング性の独立的確認を可能にする。
• GAIAは5年間のミッション中に約25,000件のアストロメトリックレプスレンシング事象を検出すると予想され、そのうち約10％が有利な条件下で正確なレンズ質量決定を可能にする。
• GAIAを用いたアストロメトリックレプスレンシングは、非発光物体に特異に感度が高く、太陽系近傍における局所質量関数の直接的集計を可能にする。