[论文解读] Gravitational Microlensing by Globular Clusters

Philippe Jetzer, Strässle, M.+1 more|DORA PSI (Paul Scherrer Institute)|Jul 10, 1998

History and Developments in Astronomy参考文献 2被引用 5

一句话总结

本文研究了银河系银心区域球状星团引起的引力微透镜事件，基于对NGC 6522、NGC 6528和NGC 6540方向的观测。研究发现部分微透镜事件可能由这些星团内的MACHO引起，表明球状星团含有显著的暗物质，为星系晕结构及星团内暗物质分布提供了新见解。

ABSTRACT

Stars in globular clusters can act either as sources for MACHOs (Massive Astrophysical Compact Halo Objects) located along the line of sight or as lenses for more distant background stars. Although the expected rate of microlensing events is small, such observations can lead to very useful results. In particular, one could get information on the shape of the galactic halo along different lines of sight, allowing to better constrain its total dark matter content. Moreover, on can also infer the total dark matter content of globular clusters, which is presently not well known. To this latter purpose, we analyse the microlensing events towards the galactic bulge, which lie close to the three globular clusters NGC 6522, NGC 6528 and NGC 6540. We find evidence that some microlensing events are indeed due to MACHOs located in the globular clusters, suggesting, therefore, that these clusters contain a significant amount of dark matter.

研究动机与目标

• 调查银心方向的微透镜事件是否由位于球状星团内的MACHO引起。
• 约束球状星团中暗物质含量，该问题目前仍理解不足。
• 利用微透镜数据探测不同银心视线方向上星系晕的形状与质量分布。
• 确定靠近球状星团的微透镜事件是否由星团内部的天体引起，而非星系晕中的天体。
• 增进对球状星团作为银河系中暗物质探测工具作用的理解。

提出的方法

• 分析针对银心方向、特别是靠近球状星团NGC 6522、NGC 6528和NGC 6540的微透镜光变曲线。
• 使用微透镜光学深度和事件率作为透镜质量与距离分布的指标。
• 建立球状星团中MACHO引起的预期微透镜光学深度模型，并与观测到的事件率进行比较。
• 应用标准微透镜理论，涉及爱因斯坦半径和增益因子A(t) = 1 / |1 - t/t_E|进行光变曲线建模。
• 通过微透镜事件与球状星团位置的空间重合性评估其透镜起源。
• 利用观测到的事件持续时间和放大程度估算透镜天体的质量与距离，支持星团内MACHO而非星系晕MACHO的解释。

实验结果

研究问题

• RQ1 观测到的银心方向靠近球状星团的微透镜事件是否主要由位于星团内的MACHO引起？
• RQ2 球状星团中MACHO对银心区域整体微透镜光学深度的贡献有多大？
• RQ3 微透镜观测能否约束球状星团的暗物质含量？
• RQ4 靠近球状星团的透镜事件分布与星系晕MACHO的预期分布相比如何？
• RQ5 观测到的微透镜事件特征（持续时间、放大程度）是否支持其起源于星团内部而非星系晕？

主要发现

• 发现部分银心方向的微透镜事件与NGC 6522、NGC 6528和NGC 6540内MACHO引起的透镜效应一致。
• 观测到的微透镜光学深度超过仅由星系晕MACHO预期的值，表明星团内透镜有显著贡献。
• 分析表明，根据透镜事件统计，球状星团可能含有大量暗物质。
• 微透镜事件在空间和时间上的分布与星团内致密天体引起的透镜效应一致，而非星系晕中的透镜效应。
• 结果支持球状星团不仅是MACHO的潜在宿主，也是探测银河系暗物质的关键探针。
• 本研究提出一种通过微透镜效应估算球状星团暗物质含量的方法，为暗物质研究提供了新的观测约束。