[论文解读] An almanac of predicted microlensing events for the 21st century

D. M. Bramich, M. B. Nielsen|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2018

solar cell performance optimization参考文献 1被引用 13

一句话总结

本文利用盖亚数据释放2.0（Gaia DR2）对2026至2100年间的2,509次预测微引力透镜事件进行了全面整理，识别出2,130颗独特的透镜恒星。该研究使对孤立恒星的精确天体测量和测光测量成为可能，包括高精度质量测定及系外行星系统的探测，其中多个事件可为哈勃望远镜与詹姆斯·韦伯空间望远镜的观测提供可检测信号。

ABSTRACT

Using Gaia data release 2 (GDR2), we present an almanac of 2,509 predicted microlensing events, caused by 2,130 unique lens stars, that will peak between 25th July 2026 and the end of the century. This work extends and completes a thorough search for future microlensing events initiated by Bramich (2018) and Nielsen & Bramich (2018) using GDR2. The almanac includes 161 lenses that will cause at least two microlensing events each. A few highlights are presented and discussed, including: (i) an astrometric microlensing event with a peak amplitude of ~9.7 mas, (ii) an event that will probe the planetary system of a lens with three known planets, and (iii) an event (resolvable from space) where the blend of the lens and the minor source image will brighten by a detectable amount (~2 mmag) due to the appearance of the minor source image. All of the predicted microlensing events in the almanac will exhibit astrometric signals that are detectable by observing facilities with an angular resolution and astrometric precision similar to, or better than, that of the Hubble Space Telescope (e.g. NIRCam on the James Webb Space Telescope), although the events with the most extreme source-to-lens contrast ratios may be challenging. Ground-based telescopes of at least 1 m in diameter can be used to observe many of the events that are also expected to exhibit a photometric signal.

研究动机与目标

• 利用高精度盖亚DR2天体测量数据，提供21世纪微引力透镜事件的完整且可靠的预测。
• 使未来对微引力透镜事件的观测成为可能，从而通过天体测量信号直接测定孤立恒星的质量。
• 识别出具有可检测测光与天体测量信号的事件，以实现系外行星探测与恒星参数表征。
• 通过识别具有可测量天体测量位移的可分辨事件，为詹姆斯·韦伯空间望远镜等空间望远镜的规划提供支持。
• 在先前预测的基础上，通过引入改进的天体测量解算方案，并剔除具有高噪声或重复性标志的不可靠源，实现进一步优化。

提出的方法

• 利用盖亚DR2中约13亿颗恒星的五参数天体测量解，识别潜在的透镜星与源星。
• 应用严格筛选标准，排除具有高天体测量过剩噪声（如ASTROMETRIC_EXCESS_NOISE_SIG > 10）或重复性标志的恒星。
• 使用点质量透镜模型计算微引力透镜光变曲线与天体测量位移，纳入视差与自行效应。
• 基于盖亚提供的轨道与天体测量参数，预测事件的视星等、峰值时间及源星-透镜星对齐概率（如P(u₀ < 1)）。
• 通过约0.4 mmag（盖亚）与约1 mas（哈勃/詹姆斯·韦伯）的灵敏度阈值，评估测光与天体测量信号的可检测性。
• 通过与先前研究交叉比对，并确认与已知事件（如LAWD 37与Stein 2051 B）的一致性，验证预测结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 盖亚DR2中哪些恒星将在21世纪引发可检测的微引力透镜事件，其峰值时间为何？
• RQ2 这些事件的预期天体测量位移幅度是多少，是否可被当前或未来的空间望远镜解析？
• RQ3 不同事件中测光与天体测量信号如何变化，哪些事件最有利于系外行星探测或质量测定？
• RQ4 透镜视差、自行与源星-透镜星对齐如何影响微引力透镜光变曲线的形状与可检测性？
• RQ5 哪些事件最适于仅通过天体测量手段实现对孤立恒星的高精度质量测定？

主要发现

• 该星历表预测了由2,130颗独特透镜恒星引起的2,509次微引力透镜事件，其中161颗透镜恒星至少引发两次事件。
• ME1024表现出最大的天体测量位移，约为~9.70 ± 0.04 mas，归因于较大的爱因斯坦半径（~33.1 mas）及高接近概率（P(u₀ < 2) = 0.801）。
• ME1024还表现出约8 mmag的潜在测光信号，使其成为测光后续观测的优先目标。
• ME309由白矮星WD 1223-659引起，由于透镜运动复杂，其测光与天体测量信号均呈现多个峰值，预计在2036年达到峰值。
• ME1919因透镜视差与自行效应，表现出双峰状的测光与天体测量信号，首个峰值预计出现在2080年7月17日。
• ME1024涉及M1.0型矮星GJ 15 A，该恒星拥有一颗质量为5倍地球质量的行星；尽管透镜星比源星亮约13.5等，其天体测量信号仍具鲁棒性。