[論文レビュー] Cluster AgeS Experiment (CASE): Dwarf Novae and a Probable Microlensing Event in the Globular Cluster M22

P. Pietrukowicz, J. Kałużny+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2005

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、CASE調査のVバンド光度測定を用いて、球状星団M22において新しい矮新星（CV2）とおそらく重力レンズ効果による微小重力レンズ事象の検出を報告する。CV2は周期0.08875日（128分）のスーパー・ハムプスを示し、X線対応体を有する。微小重力レンズ事象は15.9日間のエインシュタイン時標として特徴づけられ、主に銀河のバルジにある源星をM22の星がレンズ効果で歪めていると考えられ、レンズ質量の推定値は0.14 M☉（90%信頼区間：0.04–0.24 M☉）である。

ABSTRACT

We report the identification of a new cataclysmic variable (denoted as CV2) and a probable microlensing event in the field of the globular cluster M22. Two outbursts were observed for CV2. During one of them superhumps with P_sh=0.08875 d were present in the light curve. CV2 has an X-ray counterpart detected by XMM-Newton. A very likely microlensing event at a radius of 2.3 arcmin from the cluster center was detected. It had an amplitude of Delta_V=0.75 mag and a characteristic time of 15.9 days. Based on model considerations we show that the most likely configuration has the source in the Galactic bulge with the lens in the cluster. Two outbursts were observed for the already known dwarf nova CV1.

研究の動機と目的

• M22の密集した中心部に存在する爆発的変光星を、深さと長期的な光度測定による監視を用いて同定・特徴づけること。
• M22（銀河のバルジに近接した）にカタストロフィック・ヴァリアブル（CV）および微小重力レンズ事象が存在するかを調査すること。
• 光度曲線のモデリングと動力学的制約を用いて、検出された微小重力レンズ事象の最も可能性の高いレンズ-源構成を特定すること。
• 位置、光度、X線データを用いて、新たに同定されたCV2がM22のメンバーであるかを確認すること。

提案手法

• 2000–2001年にかけて、2000枚以上の画像を含む、2000–2001年にかけてのVバンドおよびBバンドフィルターを用いた1.0-m Swope望遠鏡によるM22の光度測定が実施された。
• 差分画像解析パッケージ（DIAPL）を用いて高精度な光度曲線を抽出し、微弱で一時的な増光を検出可能とした。
• 微小重力レンズ事象の光度曲線を、5つの自由パラメータを有する標準的単一レンズ微小重力レンズモデルにフィットさせ、エインシュタイン時標と源星の明るさを決定した。
• XMM-NewtonからのX線データを光学的変光星CV2と照合し、それがカタストロフィック・ヴァリアブルとしての性質を確認した。
• 表面質量密度と視線方向幾何学的配置を用いて、源とレンズがバルジュにあるか、あるいはクラスタ内にあるかのレンズ効果の確率を統計的にモデリングした。
• レンズ質量はエインシュタイン時標関係式 M = 0.14 M☉ × (t_E / 15.9 d)² を用いて推定され、t_E の不確実性を考慮した誤差伝搬が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M22に新たに検出された変光星CV2の性質は何か？また、その周期0.08875日（128分）のスーパー・ハムプスを示すことで、質量比の高い連星系の特徴を示しているか？
• RQ2 M22中心から2.3弧分離れた明るさの増加は重力レンズ効果と整合的か？また、最も可能性の高い源星とレンズ星の位置は何か？
• RQ3 微小重力レンズ事象におけるレンズ物体の質量は何か？また、その質量はM22の星の期待される質量と比較してどうか？
• RQ4 CV2はM22のメンバーであるか？位置、光度、X線データを用いてそのクラスタ内メンバーとしての可能性を確認できるか？
• RQ5 観測された微小重力レンズ事象のパラメータは、球状星団によるレンズ効果の理論的期待値と一致するか？

主な発見

• M22に新しいカタストロフィック・ヴァリアブル（CV2）が同定され、周期0.08875日（128分）のスーパー・ハムプスを示す2回の増光を示しており、これは高い質量比の連星系を示唆する。
• XMM-NewtonによるX線対応体がCV2で確認され、カタストロフィック・ヴァリアブルとしての分類を支持する。
• M22中心から2.33弧分離れた場所に、おそらく微小重力レンズ事象が検出された。明るさの変動幅は0.75等級、エインシュタイン時標は15.9日である。
• モデリングの結果、レンズがM22にあり、源星が銀河のバルジュにある構成が最も支持される。レンズ質量の推定値は0.14 M☉（90%信頼区間：0.04–0.24 M☉）である。
• レンズがクラスタ内にあり、源星がバルジュにある確率は、両方がクラスタ内にある場合の約2000倍高く、両方がバルジュにある場合の11倍高い。
• M22の径速度（−149 km/s）は、クラスタメンバーと背景星を区別でき、CV2がクラスタメンバーであるという仮説を支持するが、これはまだ分光測定による確認が得られていない。