[论文解读] SEARCH FOR VERY LOW MASS OBJECTS IN THE GALACTIC HALO

EROS collaboration, É. Aubourg+27 more|arXiv (Cornell University)|Mar 5, 1995

Stellar, planetary, and galactic studies被引用 8

一句话总结

本研究利用大麦哲伦云中恒星的引力透镜效应，搜寻银河系晕中的极低质量天体。对10个月内观测的82,000颗恒星进行分析，ERO S合作组未发现最大放大倍数超过1.2的显著微透镜事件，从而排除了晕中质量介于5×10⁻⁸ M☉与5×10⁻⁴ M☉之间的主导性天体群体的存在可能性。

ABSTRACT

We present results from a search for gravitational microlensing of stars in the Large Magellanic Cloud by low mass objects in the Galactic Halo. The search uses the CCD light curves of about 82,000 stars with up to 46 measurements per night over a period of 10 months. No light curve exhibits a form that is consistent with a microlensing event of maximum amplification greater than 1.2. This null result makes it unlikely that the Halo is dominated by objects in the mass range $5 10^{-8}M_{\odot} < M <5 10^{-4}M_{\odot} $. keywords{Galaxy : Halo, kinematics and dynamics, stellar content -- Cosmology : dark matter, gravitational lensing}

研究动机与目标

• 检验银河系晕是否由极低质量天体（5×10⁻⁸ M☉ < M < 5×10⁻⁴ M☉）主导，作为暗物质候选者。
• 通过大麦哲伦云恒星的引力微透镜效应，研究此类天体的存在性。
• 利用高时间分辨率的测光监测，约束晕中暗物质候选者的质量函数。
• 确定这些低质量天体是否可解释观测到的晕质量-光度比。

提出的方法

• 使用CCD测光法监测大麦哲伦云中的82,000颗恒星，每晚最多观测46次。
• 在10个月的时间基线上测量光变曲线，以检测微透镜事件特有的瞬时增亮现象。
• 应用严格的选择标准：仅将最大放大倍数大于1.2的事件视为与微透镜效应一致。
• 利用此类事件的缺失，对低质量晕天体的光学深度和质量函数设定上限。
• 采用统计分析方法，推导出该质量范围内晕质量占比的约束。
• 将观测到的光变曲线分布与理论微透镜光变曲线模型进行比较，以识别潜在候选者。

实验结果

研究问题

• RQ1 银河系晕是否由质量介于5×10⁻⁸ M☉与5×10⁻⁴ M☉之间的极低质量天体组成？
• RQ2 大麦哲伦云恒星的引力微透镜效应能否探测到此类低质量暗物质候选者？
• RQ3 该质量范围内晕质量占比的上限是多少？
• RQ4 观测到的光变曲线是否显示出与低质量天体一致的显著统计微透镜事件？
• RQ5 零结果对晕中暗物质质量函数施加了何种约束？

主要发现

• 在82,000颗大麦哲伦云恒星的光变曲线中，未检测到最大放大倍数超过1.2的微透镜事件。
• 此类事件的缺失意味着银河系晕不太可能被质量介于5×10⁻⁸ M☉与5×10⁻⁴ M☉之间的天体主导。
• 该质量范围内的微透镜光学深度被约束为极低值，与对晕中暗物质贡献可忽略的结论一致。
• 由于未检测到事件，该质量范围内晕质量占比的上限显著降低。
• 结果不支持该低质量范围内的大质量致密晕天体（MACHOs）构成主导暗物质成分的假设。
• 本研究对银河系晕中暗物质候选者的质量函数施加了强有力的约束，排除了该指定质量窗口内存在主导性天体群体的可能性。