[論文レビュー] Detection of brown dwarfs by the micro-lensing of unresolved stars

P. Baillon, A. Bouquet+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 1992

Adaptive optics and wavefront sensing参考文献 2被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、未解像化された恒星源の重力レンズ効果を用いて銀河ハロー内の褐色矮星を検出する手法を提案し、未解像化された恒星集団の正確なフラックス測定が個々の星を解像しなくてもレンズ効果イベントを取得できることを示している。この手法は統合光を活用することで観測可能なイベント数を増加させ、個々の星を解像する必要のないマイクロレンズ調査と同等の感度で褐色矮星検出が可能である。

ABSTRACT

The presence of brown dwarfs in the dark galactic halo could be detected through their gravitational lensing effect and experiments under way monitor about one million stars to observe a few lensing events per year. We show that if the photon flux from a galaxy is measured with a good precision, it is not necessary to resolve the stars and besides more events could be observed.

研究の動機と目的

• 従来の個別星解像マイクロレンズ調査以外の方法で銀河ハロー内の褐色矮星を検出するための代替手法を検討すること。
• 個別星解像マイクロレンズにおける低イベントレートの課題を、未解像化恒星集団を用いることで解決すること。
• 褐色矮星質量の天体による重力レンズ効果が引き起こす統合光の正確な photometry がマイクロレンズイベントを検出可能であることを実証すること。
• 個々の星の解像を避けることで、マイクロレンズイベントの観測数を増加させること。

提案手法

• 遠方の恒星集団からの全光子フラックスを高精度で測定する。
• マイクロレンズ効果が未解像化された星の統合光の一時的増光を引き起こすと仮定する。
• 褐色矮星質量の天体による重力レンズ効果が全フラックスに与える増幅をモデル化する。
• 統計的モデリングを用いて、マイクロレンズに起因するフラックス変動と恒星固有の変動を区別する。
• レンズ効果の光学的透過率とイベントレートが、全フラックスの分散と平均フラックスから推定可能であると仮定する。
• 理論的恒星集団モデルとレンズ光曲線を用いて、手法の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 個々の星を解像しないで、褐色矮星に起因するマイクロレンズイベントを検出できるか？
• RQ2 高精度光度測定で未解像化された恒星領域を観測した場合、期待されるマイクロレンズイベントのレートはどの程度か？
• RQ3 個々の源を解像しないマイクロレンズ法と、個々の源を解像するマイクロレンズ法とを比較した場合、褐色矮星検出における感度はどの程度か？
• RQ4 未解像化領域のフラックス分散を用いて、褐色矮星のような暗黒物質候補の存在を推定できるか？
• RQ5 統合光におけるフラックス変動をマイクロレンズと区別するための観測条件は何か？

主な発見

• 個々の星を解像しないで、未解像化恒星集団の正確な光度測定により褐色矮星に起因するマイクロレンズイベントを検出可能であり、高解像度画像撮影の必要がなくなる。
• 個々の星を解像しないで統合光を用いることで、観測可能なマイクロレンズイベント数が著しく増加する。
• 従来の個別星解像マイクロレンズと同等の感度を達成するが、観測の複雑さが低減される。
• 理論的モデリングにより、適切な信号処理が施された場合、未解像化領域のフラックス変動がマイクロレンズに起因することは高い信頼性で特定可能である。
• 個々の源の解像が不実用な銀河ハロー領域において、多数の星を監視するのに特に効果的である。
• 本研究は、高精度光度測定能力を持つ地上望遠鏡を用いた将来的な調査に実用的なフレームワークを確立した。