[论文解读] Microlensing towards different Galactic targets

L. Grenacher, Philippe Jetzer+2 more|DORA PSI (Paul Scherrer Institute)|Sep 22, 1999

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用 5

一句话总结

本研究利用MACHO巡天数据，计算了银河系银心、旋臂（盾牌座、人马座、天燕座）及星系晕矮星系的微引力透镜光学深度和事件率。对第一年巴德窗观测数据应用质量矩方法，发现银心与银盘的幂律质量函数斜率≈2.0，最小质量≈0.01–0.02 M⊙，并表明大、小麦哲伦云使星系晕略微扁平化（qH ≈ 0.8），导致预期朝向LMC/SMC的事件减少约20%，同时因速度弥散度改变而延长了事件持续时间。

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.

研究动机与目标

• 估算朝向银河系不同目标（包括银心、旋臂及星系晕矮星系）的微引力透镜光学深度和事件率。
• 利用MACHO第一年数据对质量矩方法推断银河系银心与银盘中透镜物体的质量函数。
• 通过N体模拟评估大、小麦哲伦云对银河系星系晕结构和速度分布的动力学影响。
• 检验理论预测与旋臂方向微引力透镜事件率观测值之间的一致性。

提出的方法

• 使用银河系银心、银盘和星系晕各族群的模型，计算微引力透镜光学深度和预期事件率。
• 将质量矩方法应用于MACHO巡天在巴德窗的第一年数据，推断透镜物体的质量函数。
• 执行N体模拟，以模拟大、小麦哲伦云对银河系星系晕结构和速度分布的动力学影响。
• 利用推导出的质量函数和星系晕特性，计算朝向旋臂和星系晕目标的预期微引力透镜事件率。
• 将理论预测与观测到的事件数进行比较，以评估模型一致性。
• 采用幂律质量函数模型，通过斜率α和最小质量拟合观测到的微引力透镜统计。

实验结果

研究问题

• RQ1 朝向银河系银心及旋臂方向（如盾牌座、人马座）的微引力透镜光学深度和可探测事件数预期是多少？
• RQ2 基于MACHO第一年观测，银河系银心与银盘中透镜物体的质量函数形式为何？
• RQ3 大、小麦哲伦云如何影响银河系星系晕的形状和速度弥散度？其对微引力透镜事件率有何影响？
• RQ4 理论预测的朝向旋臂目标的微引力透镜事件率是否与MACHO巡天观测到的事件数一致？
• RQ5 由于大、小麦哲伦云影响而改变的星系晕结构，如何改变微引力透镜事件的持续时间和可探测性？

主要发现

• 银河系银心的质量函数最适宜用幂律形式描述，斜率α ≈ 2.0，最小质量≈0.01 M⊙。
• 银盘的质量函数同样符合幂律形式，斜率α ≈ 2.0，最小质量≈0.02 M⊙。
• 大、小麦哲伦云的存在导致银河系星系晕略微扁平化，轴比qH ≈ 0.8。
• 由于星系晕结构的改变，预期朝向LMC和SMC的微引力透镜事件数减少约20%。
• 大、小麦哲伦云影响引起的速度弥散度变化，导致微引力透镜事件持续时间变长。
• 理论预测的朝向旋臂目标的微引力透镜事件率与观测到的事件数基本一致，但由于事件数量较少，统计约束仍较弱。