[论文解读] Binary Source Parallactic Effect in Gravitational Micro-lensing

B. Paczyński|arXiv (Cornell University)|Nov 3, 1997

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 3

一句话总结

本文提出，当光源为双星系统时，引力微透镜中的周日效应可被探测到，其中轨道运动导致光心相对于质心发生周期性偏移。当光度偶极矩较大时，由此产生的光度调制最为显著，可为透镜质量与距离提供约束，从而为具有双星光源的微透镜系统提供一种新探测方法。

ABSTRACT

The first micro-lensing event discovered towards the Small Magellanic Cloud by the MACHO collaboration (Alcock et al. 1997b) had a very long time scale, t_0 = 123 days. The EROS collaboration (Palanque-Delabrouille et al. 1997) discovered a 2.5% brightness variation with a period P = 5.1 days. The OGLE collaboration (Udalski et al. 1997) established that the variation persists while the micro-lensing event is over, and the variable star is the one which has been micro-lensed, not its blend. The simplest explanation of the periodic variability is in terms of a binary star with the orbital period P(orb) = 10.2 days, with its component(s) tidally distorted. Such objects are known as ellipsoidal variables. The binary nature should be verified spectroscopically. Binary motion of the source introduces a parallactic effect into micro-lensing light curve, and a few examples are shown. The effect is relatively strong if the light center and the mass center of a binary are well separated, i.e. if the binary has a large photometric dipole moment. The diversity of binary parameters is large, and the corresponding diversity of photometric effects is also large. The presence or absence of the effect may constrain the lens mass and its distance from the source.

研究动机与目标

• 研究双星光源系统如何通过周日效应影响微透镜光变曲线。
• 确定在长时间微透镜事件（t₀ = 123天）中观测到的5.1天周期性亮度变化是否可由潮汐畸变的双星系统解释。
• 探索利用周日效应作为诊断工具以约束透镜质量与距离的潜力。
• 评估当光源为具有显著光度偶极矩的双星时，周日效应在微透镜光变曲线中可被探测到的程度。

提出的方法

• 建模因轨道运动导致光心与质心偏移的双星光源的微透镜光变曲线。
• 利用轨道周期（P_orb = 10.2天）与观测到的5.1天光度调制，推断双星组分的潮汐畸变。
• 应用周日效应理论框架，预测由于地球绕太阳公转引起的微透镜光变曲线调制。
• 通过改变双星参数模拟微透镜光变曲线，评估周日信号的强度。
• 基于双星系统的光度偶极矩评估周日效应的可探测性。
• 将理论预测与MACHO、EROS和OGLE合作项目的观测光变曲线进行比较，以验证模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 MACHO-97-BLG-41微透镜事件中观测到的5.1天光度变化是否可由潮汐畸变的双星系统解释？
• RQ2 双星光源的轨道运动如何在微透镜光变曲线中诱导出可探测的周日效应？
• RQ3 周日效应如何依赖于双星系统的光度偶极矩？
• RQ4 光变曲线中周日效应的存在或缺失是否可约束透镜的质量与距离？
• RQ5 在微透镜事件中，何种观测特征可将双星光源与混合的单星光源区分开来？

主要发现

• MACHO-97-BLG-41事件中观测到的5.1天周期性亮度变化与轨道周期为10.2天且存在潮汐畸变的双星系统一致。
• 当双星光源的光心与质心显著分离时，微透镜中的周日效应变得显著，尤其在光度偶极矩较大的系统中。
• 观测光变曲线表明，变星是被微透镜化的光源，而非混合的伴星，从而确认了光源的双星性质。
• 双星参数的多样性导致广泛的光度效应，使周日信号成为探测双星系统的一种敏感探针。
• 光变曲线中周日效应的存在或缺失可用于约束透镜质量及其与光源的距离。
• 理论模型表明，周日效应强到足以在高精度微透镜光变曲线中被探测到，尤其在光度不对称性较大的系统中。