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观测银河系地下世界:预测致密残骸微引力透镜事件的光度与天体测量信号

星系天体物理 2024-05-21 v3 高能天体物理现象 太阳与恒星天体物理

摘要

孤立黑洞(BH)和中子星(NS)在电磁波谱上很大程度上是不可探测的。因此,我们观测这些孤立致密残骸的唯一真正前景是通过微引力透镜;这一壮举最近首次得以实现。然而,对BH和NS引起的微引力透镜事件的表征仍处于起步阶段。在本工作中,我们通过N体模拟来探索全天微引力透镜事件的频率和物理特性。我们的模拟发现,每年我们预计会发生 886+688_{-6}^{+6} 个BH、6.81.6+1.76.8_{-1.6}^{+1.7} 个NS和 2020+3020^{+30}_{-20} 个恒星微引力透镜事件,这些事件会导致大于 2~mas 的天体测量偏移。同样,我们预计会发生 213+321_{-3}^{+3} 个BH、183+318_{-3}^{+3} 个NS和 7500500+5007500_{-500}^{+500} 个恒星微引力透镜事件,这些事件会导致大于 1~mag 的星等增量。利用比以往工作更全面的动力学模型,我们预测BH引起的微引力透镜事件比例作为爱因斯坦时间的函数小于先前的估计。将我们的微引力透镜模拟与Gaia观测到的事件进行比较,发现两者吻合良好。最后,我们预测在Gaia和GaiaNIR数据的结合中,将有 14700900+60014700_{-900}^{+600} 个BH和 1600200+3001600_{-200}^{+300} 个NS事件产生大于 1~mas 的质心偏移,以及 330120+100330_{-120}^{+100} 个BH和 310100+110310_{-100}^{+110} 个NS事件导致大于 1 的星等增量。其中,使用现有的分析技术应可探测到 <10<10 个BH和 55+105_{-5}^{+10} 个NS事件。这些结果为未来的天体测量任务设计(如GaiaNIR)提供了参考,因为它们表明,与恒星事件相比,可观测的BH事件数量少于先前的估计。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.14612,
  title  = {Observing the Galactic Underworld: Predicting photometry and astrometry from compact remnant microlensing events},
  author = {David Sweeney and Peter Tuthill and Alberto Krone-Martins and Antoine Mérand and Richard Scalzo and Marc-Antoine Martinod},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.14612},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted for publication in MNRAS. 15 pages