[论文解读] Resolving gravitational microlensing events with long-baseline optical interferometry. Prospects for the ESO Very Large Telescope Interferometer

F. Delplancke, K. M. Górski+1 more|ArXiv.org|Aug 10, 2001

Adaptive optics and wavefront sensing参考文献 9被引用 34

一句话总结

本文提出利用欧洲南方天文台甚大望远镜干涉仪（VLTI）的长基线光学干涉测量技术，以毫角秒分辨率测量引力微透镜事件中被放大的像之间的角间距。通过结合干涉测量的像间距数据与光变曲线，该方法可明确确定透镜的质量和距离，模拟结果表明每年可从OGLE数据库中观测到数十个此类事件。

ABSTRACT

Until now, the detailed interpretation of the observed microlensing events has suffered from the fact that the physical parameters of the phenomenon cannot be uniquely determined from the available astronomical measurements, i.e. the photometric lightcurves. The situation will change in the near-future with the availability of long-baseline, sensitive optical interferometers, which should be able to resolve the images of the lensed objects into their components. For this, it will be necessary to achieve a milliarcsecond resolution on sources with typical magnitudes K $\ga 12$. Indeed, brighter events have never been observed up to now by micro-lensing surveys. We discuss the possibilities opened by the use of long baseline interferometry in general, and in particular for one such facility, the ESO VLT Interferometer, which will attain the required performance. We discuss the expected accuracy and limiting magnitude of such measurements. On the basis of the database of the events detected by the OGLE experiment, we estimate the number of microlenses that could be available for measurements by the VLTI. We find that at least several tens of events could be observed each year. In conjunction with the photometric data, our ability to measure the angular separation between the microlensed images will enable a direct and unambiguous determination of both their masses and locations.

研究动机与目标

• 克服仅靠光变曲线无法明确解释微透镜参数（质量、距离、速度）之间的退化问题。
• 证明长基线光学干涉测量可在毫角秒尺度上解析微透镜像，实现像间距的直接测量。
• 评估欧洲南方天文台VLTI在真实灵敏度和星等限制下的可行性与性能。
• 基于OGLE微透镜数据库与VLTI能力，估算每年可观测的微透镜事件数量。
• 倡导及时发布警报及进行近红外测光，以支持微透镜事件的实时干涉测量后续观测。

提出的方法

• 利用长基线光学干涉测量技术测量可见度函数，直接约束微透镜像之间的角间距。
• 应用微角秒天体测量技术，探测透镜事件期间像对光斑中心的摆动。
• 对VLTI在不同配置下的性能进行建模：8米单元望远镜（UTs）、1.8米辅助望远镜（ATs），并考虑有无自适应光学（AO）的情况。
• 基于条纹跟踪器的星等性能（H ≈ 13）设定灵敏度限制，并假设始终存在合适的参考源。
• 利用OGLE微透镜数据库模拟可探测事件，应用星等和时间尺度筛选（如 t_E > 10 天）以定义“理想情况”事件。
• 通过将源的固有星等（经I-K色温校正后）与各配置下VLTI的极限星等进行比较，估算可观测事件数量。

实验结果

研究问题

• RQ1 长基线光学干涉测量能否在毫角秒尺度上解析微透镜源的单个像？
• RQ2 干涉测量对像间距的测量在多大程度上能打破微透镜参数（如质量与距离）之间的退化？
• RQ3 在当前巡天数据和仪器灵敏度条件下，每年预计有多少个微透镜事件可被VLTI观测到？
• RQ4 需要何种仪器配置（如UTs、ATs、AO）才能实现此类观测所必需的灵敏度与分辨率？
• RQ5 光变警报与近红外测光在多大程度上支持实时干涉测量后续观测的可行性？

主要发现

• VLTI具备在毫角秒级别解析微透镜像的能力，可直接测量各成分之间的角间距。
• 对像间距或质心摆动的干涉测量可明确确定透镜物体的质量与距离，从而解决当前的参数退化问题。
• 基于OGLE数据库并假设条件理想，预计每年至少可观测到数十个微透镜事件。
• 双光路装置PRIMA与自适应光学对实现所需灵敏度至关重要，可支持实际观测，预计在2003–2004年左右投入运行。
• 即使OGLE探测到的更暗事件（I ≈ 19.5），若经I-K色温校正后，也可能被VLTI观测到，表明实际探测数量可能高于当前记录。
• 像OGLE-2000-BUL-43（I₀ = 13.54，t_E = 156天）这样的高放大率事件，将是VLTI早期观测的理想目标。