[論文レビュー] WeCAPP - The Wendelstein Calar Alto Pixellensing Project I Tracing Dark and Bright Matter in M31

A. Riffeser, J. Fliri+8 more|ArXiv.org|Apr 17, 2001

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 34被引用数 28

ひとこと要約

WeCAPPは、ウェンデルシュタイン0.8mおよびカラアルト1.23m望遠鏡を用いた同時観測を通じて、M31における長期的な微小強調レンズ効果調査を実施し、最適画像差分法を適用して微弱な微小強調レンズ効果イベントを検出する。このプロジェクトは53%の時間カバレッジを達成し、赤clump巨星に対してA > 10の強調を検出可能な感度を示し、M31のハローにおけるMACHOの探索および近距離・遠距離非対称性を用いた自己強調レンズ効果とハロー強調レンズ効果の区別を可能にする。

ABSTRACT

We present WeCAPP, a long term monitoring project searching for microlensing events towards M 31. Since 1997 the bulge of M 31 was monitored in two different wavebands with the Wendelstein 0.8 m telescope. In 1999 we extended our observations to the Calar Alto 1.23 m telescope. Observing simultaneously at these two sites we obtained a time coverage of 53 % during the observability of M 31. To check thousands of frames for variability of unresolved sources, we used the optimal image subtraction method (OIS) by Alard & Lupton (1998) This enabled us to minimize the residuals in the difference image analysis (DIA) and to detect variable sources with amplitudes at the photon noise level. Thus we can detect microlensing events with corresponding amplifications A > 10 of red clump giants with M_I = 0.

研究の動機と目的

• M31の方向における微小強調レンズ効果イベントの検出を通じて、そのハロー内に存在するバリオン性暗黒物質を探索すること。
• 銀河ハロー内のMACHOによる強調レンズ効果、M31自体のハローによる強調レンズ効果、およびM31の星による自己強調レンズ効果を区別すること。
• 低振幅の微小強調レンズ効果イベントを検出可能な高い時間カバレッジと光度測定精度を達成すること。
• 密集した領域に適した強固なデータ還元パイプラインを構築・適用し、最適画像差分法を用いること。
• 将来的な分析のための変光星および候補微小強調レンズ効果イベントのカタログ作成

提案手法

• ウェンデルシュタイン0.8m望遠鏡とカラアルト1.23m望遠鏡からの同時観測を活用し、M31の可視時間窓に対して53%の時間カバレッジを達成した。
• Alard & Lupton (1998)が提唱した最適画像差分法（OIS）を適用し、残差を光子ノイズレベルまで低減させ、変光を検出可能にした。
• R′およびI′バンドフィルターを用いてM31のバルジをモニタリングし、色に依存しないアキロマチックな微小強調レンズ光曲線の検出を可能にした。
• アストロメトリックな解を用いて個々のフレームを合成・整列した後、差分画像から光曲線を抽出した。
• 標準星を用いた光度校正を行い、光曲線における完全な誤差伝搬を確保した。
• 光曲線の形状に基づき、変光源を分類した。これにはδ-セフェイド（P = 15.76 ± 0.01日）、新星、ミラ型変星、RVテウリ星が含まれる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M31の方向における微小強調レンズ効果イベントは、十分な時間カバレッジと光度測定精度を有することで、MACHOによる強調レンズ効果と星の変光を区別できるか？
• RQ2 M31のディスクに沿ったイベントレートの近距離・遠距離非対称性は、M31自身の暗黒ハローの存在を明確に示唆するか？
• RQ3 複数の視線方向からのモニタリングにより、銀河ハロー内のMACHO、M31のハロー、自己強調レンズ効果に起因する微小強調レンズ効果イベントを区別できるか？
• RQ4 最適画像差分法は、M31の距離に位置する赤clump巨星に対してA > 10の強調を示す微小強調レンズ効果イベントをどの程度検出可能にするか？
• RQ5 M31バルジにおける変光星の出現頻度と性質は何か？また、それらは真の微小強調レンズ効果候補の特定にどのような影響を及えるか？

主な発見

• WeCAPPプロジェクトは、2カ所の観測所での協働観測により、M31の可視時間窓において53%の時間カバレッジを達成した。
• 最適画像差分法により残差が光子ノイズレベルまで低減され、M_I = 0の赤clump巨星に対してA > 10の強調を示す微小強調レンズ効果イベントの検出が可能となった。
• δ-セフェイド（P = 15.76 ± 0.01日）、新星、ミラ型変星、RVテウリ星を含む変光星のサンプルが、成功裏に同定・特徴付けられた。
• 明るい新星の光曲線が、Modjaz & Li (1999)が以前に発表した光曲線と一致したことが確認され、光度測定パイプラインの妥当性が裏付けられた。
• 爆発的変星および長周期変星は、時間カバレッジが不十分な場合、偽陽性の要因となる可能性があることが示され、高密度サンプリングの重要性が強調された。
• 本プロジェクトは、複数サイト・複数フィルター観測と高度な画像処理を用いることで、M31のような密集した領域におけるピクセルレンズ効果の実現可能性を示した。