[논문 리뷰] Resolving gravitational microlensing events with long-baseline optical interferometry. Prospects for the ESO Very Large Telescope Interferometer

F. Delplancke, K. M. Górski외 1명|ArXiv.org|2001. 08. 10.

Adaptive optics and wavefront sensing참고 문헌 9인용 수 34

한 줄 요약

이 논문은 ESO의 Very Large Telescope Interferometer(VLTI)를 사용해 장기 기준선 광학 간섭계를 적용하여 중력 렌즈 효과 사건을 밀리초각 분해능으로 해상도를 높여, 렌즈된 이미지 간의 각도 분리를 측정함으로써, 렌즈 질량과 거리의 모호함을 제거하고 직접적으로 결정할 수 있음을 제안한다. 간섭계 측정값과 광도 곡선을 결합함으로써, 시뮬레이션 결과로는 OGLE 데이터베이스 기반으로 연간 수십 건의 관측 가능한 사건이 존재할 것으로 예측된다.

ABSTRACT

Until now, the detailed interpretation of the observed microlensing events has suffered from the fact that the physical parameters of the phenomenon cannot be uniquely determined from the available astronomical measurements, i.e. the photometric lightcurves. The situation will change in the near-future with the availability of long-baseline, sensitive optical interferometers, which should be able to resolve the images of the lensed objects into their components. For this, it will be necessary to achieve a milliarcsecond resolution on sources with typical magnitudes K $\ga 12$. Indeed, brighter events have never been observed up to now by micro-lensing surveys. We discuss the possibilities opened by the use of long baseline interferometry in general, and in particular for one such facility, the ESO VLT Interferometer, which will attain the required performance. We discuss the expected accuracy and limiting magnitude of such measurements. On the basis of the database of the events detected by the OGLE experiment, we estimate the number of microlenses that could be available for measurements by the VLTI. We find that at least several tens of events could be observed each year. In conjunction with the photometric data, our ability to measure the angular separation between the microlensed images will enable a direct and unambiguous determination of both their masses and locations.

연구 동기 및 목표

• 광도 곡선만으로는 직접적인 물리적 해석이 제한되는 중력 렌즈 파rameter(질량, 거리, 속도)의 다중해 문제를 해결하기 위해.
• 장기 기준선 광학 간섭계가 밀리초각 척도에서 렌즈된 이미지 간의 해상도를 높여 이미지 간 거리를 직접 측정할 수 있음을 입증하기 위해.
• ESO VLTI가 실제 감도 및 등급 한계를 고려할 때 중력 렌즈 효과 사건을 해상도 있게 관측할 수 있는지 가능성과 성능을 평가하기 위해.
• OGLE 중력 렌즈 데이터베이스와 VLTI 능력을 기반으로 연간 관측 가능한 중력 렌즈 사건의 수를 추정하기 위해.
• 실시간 간섭계 후속 관측을 가능하게 하기 위해 즉각적인 경고와 근적외선 광도 측정의 중요성을 주장하기 위해.

제안 방법

• 장기 기준선 광학 간섭계를 활용해, 렌즈된 이미지 간의 각도 분리를 직접 제약하는 가시도 함수를 측정하기 위해.
• 중력 렌즈 사건 기간 동안 이미지 쌍의 광도 중심의 흔들림을 마이크로초각 천체측량법으로 탐지하기 위해.
• VLTI의 성능을 다양한 구성으로 모델링: 8m 단위 망원경(UTs), 1.8m 보조 망원경(ATs), 적응 광학(AO) 유무에 따라.
• 프리지 트래커의 등급 성능(H ≈ 13)을 기반으로 감도 한계를 설정하고, 항상 적절한 기준원이 가용하다고 가정하기 위해.
• 검출 가능한 사건을 시뮬레이션하기 위해 OGLE 중력 렌즈 데이터베이스를 활용하고, 등급 및 시간 스케일 컷(t_E > 10일 등)을 적용해 '최적의 경우' 사건을 정의하기 위해.
• 각 구성에서 VLTI의 한계 등급과 소스의 내재된 등급(정규화된 I-K 색상 보정 후)을 비교함으로써 관측 가능한 사건 수를 추정하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 장기 기준선 광학 간섭계는 밀리초각 척도에서 렌즈된 소스의 개별 이미지를 해상도 있게 분리할 수 있는가?
• RQ2 이미지 간 거리의 간섭계 측정값이 질량 및 거리와 같은 중력 렌즈 파rameter의 다중해 문제를 어느 정도 해결할 수 있는가?
• RQ3 현재의 조사 데이터와 기기 감도를 고려할 때 VLTI는 연간 몇 건의 중력 렌즈 사건을 관측할 수 있는가?
• RQ4 해당 관측에 필요한 감도와 해상도를 확보하기 위해 어떤 기기 구성(예: UTs, ATs, AO)이 필요한가?
• RQ5 광도 경고와 근적외선 광도 측정은 실시간 간섭계 후속 관측의 가능성에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• VLTI는 밀리초각 수준에서 렌즈된 이미지를 해상도 있게 분리할 수 있으며, 구성 요소 간의 각도 분리를 직접 측정할 수 있다.
• 이미지 간 거리의 간섭계 측정값 또는 중심의 흔들림 측정값을 통해 렌즈 물체의 질량과 거리를 명확히 규명할 수 있으며, 현재의 파arameter 다중해 문제를 해결할 수 있다.
• OGLE 데이터베이스 기반으로, 유리한 조건을 가정할 경우 연간 수십 건의 중력 렌즈 사건이 VLTI로 관측 가능할 것으로 예상된다.
• 이중 피드 시설인 PRIMA와 적응 광학은 필요한 감도를 확보하고 실질적인 관측을 가능하게 하며, 약 2003–2004년경에 시작될 가능성이 높다.
• OGLE가 감지한 더 흐린 사건들(I ≈ 19.5)이라도 I-K 색상 보정을 거치면 VLTI로 관측 가능할 수 있으며, 현재 기록된 것보다 더 많은 감지 가능성이 있음을 시사한다.
• 고확대 사건인 OGLE-2000-BUL-43(I₀ = 13.54, t_E = 156일)는 초기 VLTI 관측에 이상적인 대상이 될 것이다.