[논문 리뷰] Microlensing towards different Galactic targets

L. Grenacher, Philippe Jetzer외 2명|DORA PSI (Paul Scherrer Institute)|1999. 09. 22.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 MACHO 조사 데이터를 사용하여 은하수 부근, 나선 팔(스쿠투움, 노르마, 무스카이), 그리고 허브르 드워프 은하로의 마이크로렌즈 효과의 깊이와 사건 빈도를 계산한다. 첫 해의 바데의 창 관측자료에 질량 모멘트 방법을 적용한 결과, 부근과 디스크 양쪽 모두에서 기울기 ≈2.0인 멱법칙 질량 함수를 발견하였으며, 최소 질량은 약 0.01–0.02 M⊙ 수준이었고, 갈릴레오 은하계의 질량 분포가 약간 평탄해지며(약 qH ≈ 0.8) LMC/SMC 방향으로 예상되는 사건 수를 약 20% 감소시키며, 이로 인해 속도 분산이 변화하여 사건 지속 시간이 증가함을 보였다.

ABSTRACT

We calculate the optical depth and the number of events due to gravitational microlensing towards the Galactic bulge, the spiral arm directions $γ$ Scutum, $β$ Scutum, $γ$ Normae, $\vartheta$ Muscae and some dwarf galaxies in the halo of the Galaxy. Using the events found by the MACHO collaboration during their first year of observation towards Baade's Window we estimate the mass functions for the bulge and disk populations following the mass moment method. We find that the mass function can be described by a decreasing power-law with slope $α\simeq 2.0$ in both cases and a minimal mass of $\sim 0.01$ $M_{\odot}$ for the bulge and $\sim 0.02$ $M_{\odot}$ for the disk, respectively. Assuming that the obtained mass function for the disk is also valid in the spiral arms, we find that the expected number of events towards the spiral arms is in reasonable agreement with the observations. However, the small number of observed events does not yet constrain much the different parameters entering in the computation of the mass function. To study the influence of the Magellanic Clouds on the shape and the velocity dispersion in the halo we perform a N-body simulation. We find that their presence induces a slight flattening of the halo ($q_{H}\simeq 0.8$). As a result the expected number of microlensing events towards some targets in the halo, such as the LMC or the SMC, decreases by about 20%, whereas due to the the modification induced on the velocity dispersion the event duration increases.

연구 동기 및 목표

• 은하수 부근, 나선 팔, 허브르 드워프 은하 등 다양한 은하 목표 향한 마이크로렌즈 효과의 깊이와 사건 빈도를 추정하기 위해.
• MACHO 첫 해 자료에 질량 모멘트 방법을 적용하여 은하수 부근과 디스크의 렌즈 물체 질량 함수를 추론하기 위해.
• N-체 시뮬레이션을 통해 갈릴레오 은하계의 허브르 구조와 속도 분포에 대한 갈릴레오 은하계의 영향을 평가하기 위해.
• 나선 팔 방향으로 예측된 마이크로렌즈 사건 빈도와 관측된 결과 간의 일관성을 검토하기 위해.

제안 방법

• 은하수 부근, 디스크, 허브르 인구에 대한 은하 모델을 사용하여 마이크로렌즈 효과의 깊이와 기대 사건 빈도를 계산하였다.
• Ba데의 창에서의 MACHO 조사 자료에 질량 모멘트 방법을 적용하여 렌즈 물체의 질량 함수를 추론하였다.
• N-체 시뮬레이션을 수행하여 갈릴레오 은하계의 허브르 구조와 속도 분포에 대한 갈릴레오 은하계의 역학적 영향을 모델링하였다.
• 유도된 질량 함수와 허브르 특성을 사용하여 나선 팔 및 허브르 목표 향한 기대 마이크로렌즈 사건 빈도를 계산하였다.
• 이론적 예측과 관측된 사건 수를 비교하여 모델의 일관성을 평가하였다.
• 기울기 α와 최소 질량을 가진 멱법칙 질량 함수 모델을 사용하여 관측된 마이크로렌즈 통계에 적합시켰다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스쿠투움, 노르마 등 나선 팔 방향으로 은하수 부근 향한 마이크로렌즈 효과의 깊이와 감지 가능한 사건 수는 얼마인가?
• RQ2 MACHO 첫 해 관측자료로 제약된 은하수 부근과 디스크의 렌즈 물체 질량 함수의 형태는 무엇인가?
• RQ3 갈릴레오 은하계는 은하수 허브르의 형태와 속도 분산에 어떤 영향을 미치며, 그로 인해 마이크로렌즈 사건 빈도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 나선 팔 목표 향한 예측된 마이크로렌즈 빈도는 MACHO 조사에서 관측된 사건 수와 일치하는가?
• RQ5 갈릴레오 은하계의 영향으로 변화된 허브르 구조는 마이크로렌즈 사건의 지속 시간과 감지 가능성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 은하수 부근의 질량 함수는 기울기 α ≈ 2.0, 최소 질량 ~0.01 M⊙인 멱법칙으로 가장 잘 기술된다.
• 디스크의 질량 함수 역시 기울기 α ≈ 2.0, 최소 질량 ~0.02 M⊙인 멱법칙을 따른다.
• 갈릴레오 은하계의 존재로 인해 은하수 허브르가 약간 평탄해지며, 축비 qH ≈ 0.8이다.
• 변경된 허브르 구조로 인해 LMC 및 SMC 향한 마이크로렌즈 사건 수 기대치는 약 20% 감소한다.
• 갈릴레오 은하계의 영향으로 변화된 속도 분산은 더 긴 마이크로렌즈 사건 지속 시간을 초래한다.
• 나선 팔 목표 향한 예측된 마이크로렌즈 빈도는 관측된 사건 수와 합리적인 일치를 보이지만, 사건 수가 적어 통계적 제약은 여전히 약하다.