[论文解读] 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 6

一句话总结

本研究利用CASE巡天的V波段测光数据，在球状星团M22中检测到一颗新的矮新星（CV2）和一个可能的微引力透镜事件。CV2表现出周期为0.08875天的超亮脉动，且具有X射线对应体；微引力透镜事件的爱因斯坦时间尺度为15.9天，最可能由星团恒星透镜化银心源引起，透镜质量估计为0.14 M☉，90%置信区间为0.04–0.24 M☉。

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.

研究动机与目标

• 利用深度、长期的测光监测，识别并表征球状星团M22致密核心中的爆发变星。
• 研究位于银河系银心附近的球状星团M22中是否存在激变变星（CVs）和微引力透镜事件。
• 通过测光光变曲线建模和动力学约束，确定检测到的微引力透镜事件中最可能的透镜-源配置。
• 利用位置、测光和X射线数据评估新发现的CV2的星团成员身份。

提出的方法

• 使用拉斯坎帕纳斯天文台的1.0米Swope望远镜，对M22进行测光监测，采用V波段和B波段滤光片，共获取2000多张图像，时间跨度为2000–2001年。
• 利用差分图像分析软件包（DIAPL）提取精确光变曲线，从而检测到微弱的瞬时爆发。
• 将微引力透镜事件的光变曲线拟合至标准单透镜微引力透镜模型，包含五个自由参数，以确定爱因斯坦时间尺度和源星等。
• 将XMM-Newton的X射线数据与光学变星CV2进行交叉匹配，确认其为激变变星的性质。
• 应用透镜概率的统计建模，比较源和透镜位于银心与星团中的可能性，基于表面质量密度和视线几何关系。
• 通过爱因斯坦时间尺度关系估算透镜质量：M = 0.14 M☉ × (t_E / 15.9 d)²，其中t_E的不确定性通过传播计算。

实验结果

研究问题

• RQ1 在M22中新发现的变星CV2的性质是什么？它是否表现出具有超亮脉动的矮新星特征？
• RQ2 在M22中心以东2.3角分处观测到的亮度增强事件是否与引力微引力透镜一致？其最可能的源和透镜位置是什么？
• RQ3 该微引力透镜事件中透镜天体的质量是多少？其与星团恒星的预期质量相比如何？
• RQ4 CV2是否为M22的成员？其星团成员身份能否通过测光、位置和X射线数据得到确认？
• RQ5 观测到的微引力透镜事件参数与球状星团透镜作用的理论预期相比如何？

主要发现

• 在M22中识别出一颗新的激变变星CV2，其表现出两次爆发，超亮脉动周期为0.08875天（128分钟），表明其为高质量比双星系统。
• CV2已通过XMM-Newton探测到确认的X射线对应体，支持其作为激变变星的分类。
• 在距离星团中心2.33角分处检测到一个可能的微引力透镜事件，亮度变化幅度为0.75等，爱因斯坦时间尺度为15.9天。
• 建模结果支持透镜位于M22、源位于银河系银心的配置，透镜质量估计为0.14 M☉（90%置信区间：0.04–0.24 M☉）。
• 透镜位于星团而源位于银心的概率约为两者均位于星团的2000倍，且为两者均位于银心的11倍。
• M22的径向速度（−149 km/s）可将星团成员与背景恒星区分开来，支持CV2为星团成员的假设，尽管该结论尚需光谱观测确认。