중력 마이크로 렌즈 법이란 무엇입니까?

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Exoplanet-Hunting 방법에 대한 시리즈에 다시 오신 것을 환영합니다! 오늘, 우리는 중력 Microlensing으로 알려진 호기심과 독특한 방법을 살펴 봅니다.

태양계 외계 행성에 대한 사냥은 지난 10 년 동안 확실하게 가열되었습니다. 기술 및 방법론의 개선 덕분에 (2017 년 12 월 1 일 현재) 관찰 된 외계 행성의 수는 2,780 개의 별 시스템에서 3,710 개의 행성에 도달했으며 621 개의 시스템은 여러 행성을 자랑합니다. 불행하게도, 천문학 자들이 다투어 야하는 다양한 한계로 인해 대다수가 간접적 인 방법을 사용하여 발견되었습니다.

외계 행을 간접적으로 감지하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나를 중력 미세 렌즈라고합니다. 기본적으로이 방법은 별에서 나오는 빛을 구부리고 초점을 맞추기 위해 먼 물체의 중력에 의존합니다. 행성이 관측자에 대해 별 앞을 지나갈 때 (즉, 통과) 빛이 측정 가능한 수준으로 떨어지면 행성의 존재를 결정하는 데 사용될 수 있습니다.

이와 관련하여 Gravitational Microlensing은 Gravitational Lensing의 축소 버전으로, 은하 클러스터와 같은 개재물이 은하계 또는 그 밖의 다른 물체에서 나오는 빛의 초점을 맞추는 데 사용됩니다. 또한 외계 행성의 존재를 나타 내기 위해 별의 밝기 감소를 모니터링하는 고효율 이동 방법의 핵심 요소를 통합합니다.

기술:

아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 중력은 시공간 구조를 구부리 게합니다. 이 효과로 인해 물체의 중력에 영향을받는 빛이 왜곡되거나 구부러 질 수 있습니다. 또한 렌즈 역할을하여 빛의 초점을 맞추고 별과 같은 먼 물체를 관찰자에게 밝게 보이게 할 수 있습니다. 이 효과는 두 개의 별이 관찰자와 상대적으로 정확히 일치하는 경우에만 발생합니다 (즉, 하나는 다른 하나 앞에 위치).

우리의 은하계의 지구와 별들이 항상 서로에 대해 움직이고 있기 때문에 이러한“렌즈 사건”은 간단하지만 풍부합니다. 지난 10 년 동안 1,000 건이 넘는 사건이 관찰되었으며 일반적으로 한 번에 며칠 또는 몇 주 동안 지속되었습니다. 실제로,이 효과는 1919 년 아서에 딩턴 (Arthur Eddington) 경에 의해 일반 상대성 이론에 대한 최초의 경험적 증거를 제공하기 위해 사용되었습니다.

이것은 1919 년 5 월 29 일 일식 동안에 딩턴과 과학 탐험대가 서 아프리카 해안의 프린시 페 섬으로 여행하여 현재 태양 주위 지역에서 볼 수있는 별 사진을 찍었습니다. 사진들은 태양의 중력장에 대한 반응으로이 별들의 빛이 어떻게 약간 이동했는지를 보여줌으로써 아인슈타인의 예측을 확인했습니다.

이 기술은 천문학 자 Shude Mao와 Bohdan Paczynski에 의해 1991 년에 별에 대한 이진 동반자를 찾는 수단으로 제안되었습니다. 그들의 제안은 1992 년 Andy Gould와 Abraham Loeb에 의해 외계 행성을 탐지하는 방법으로 개선되었다. 이 방법은 은하 벌지가 많은 배경 별을 제공하기 때문에 은하 중심을 향한 행성을 찾을 때 가장 효과적입니다.

장점 :

Microlensing은 지구로부터 정말로 먼 거리에서 행성을 발견 할 수있는 유일한 알려진 방법이며 가장 작은 외계 행성을 찾을 수 있습니다. 지구에서 최대 100 광년 떨어진 행성을 찾을 때 방사형 속도 법이 효과적이며, Transit Photometry는 수백 광년 떨어진 행성을 감지 할 수 있지만, 마이크로 렌즈는 수천 광년 떨어진 행성을 찾을 수 있습니다.

대부분의 다른 방법은 더 작은 행성을 향한 탐지 편향을 가지고 있지만, 마이크로 렌즈 방법은 태양과 같은 별에서 1-10 천문 단위 (AU) 정도 떨어진 행성을 탐지하는 가장 민감한 방법입니다. 마이크로 렌즈는 또한 넓은 궤도에서 저 질량 행성을 탐지 할 수있는 유일한 방법으로, 이동 방법과 반경 속도가 모두 효과적이지 않습니다.

이러한 이점을 함께 활용하면 마이크로 렌즈를 태양과 같은 별 주위의 지구와 같은 행성을 찾는 데 가장 효과적인 방법으로 만들 수 있습니다. 또한 지상 시설을 사용하여 마이크로 렌즈 측량을 효과적으로 설치할 수 있습니다. Transit Photometry와 마찬가지로 Microlensing Method는 수만 개의 별을 동시에 조사하는 데 사용할 수 있다는 이점이 있습니다.

단점 :

마이크로 렌즈 사건은 독특하고 반복되지 않기 때문에이 방법으로 탐지 된 행성은 다시 관찰 할 수 없습니다. 또한, 탐지 된 행성은 매우 먼 경향이있어 후속 조사는 사실상 불가능합니다. 운 좋게도 마이크로 렌즈 감지는 일반적으로 신호 대 잡음비가 매우 높기 때문에 후속 조사가 필요하지 않습니다.

확인이 필요하지 않지만 일부 행성 미세 렌즈 사건이 확인되었습니다. 사건 OGLE-2005-BLG-169에 대한 행성 신호는 HST 및 Keck 관측에 의해 확인되었다 (Bennett et al. 2015; Batista et al. 2015). 또한, 마이크로 렌즈 조사는 행성의 거리에 대한 대략적인 추정치 만 산출 할 수 있으므로 오차가 크게 줄어 듭니다.

이 방법으로 직접 결정할 수있는 유일한 궤도 특성은 지구의 현재 반 주요 축이기 때문에 Microlensing은 행성의 궤도 특성에 대한 정확한 추정치를 산출 할 수 없습니다. 따라서 편심 궤도를 가진 행성은 궤도의 작은 부분 (별에서 멀리 떨어져있을 때)에서만 탐지 할 수 있습니다.

마지막으로, microlensing은 희귀하고 무작위적인 사건 (지구에서 본 것처럼 한 별이 다른 별 앞에서 정확하게 통과하는)에 의존하여 탐지를 거의 예측할 수 없게 만듭니다.

중력 마이크로 렌즈 조사의 예 :

Microlensing 방법을 사용하는 설문 조사에는 바르샤바 대학교의 광학 중력 렌즈 실험 (OGLE)이 포함됩니다. 대학 천문대 소장 Andrzej Udalski가 이끄는이 국제 프로젝트는 칠레 라스 캄파 나스 (Las Campanas)에있는 1.3 미터 길이의 "바르샤바 (Warsaw)"망원경을 사용하여 은하 벌지 주변의 100 개의 별에서 마이크로 렌즈 사건을 검색합니다.

뉴질랜드와 일본의 연구원들 사이의 공동 노력 인 MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) 그룹도 있습니다. Nagoya University의 Murashi Yasushi 교수가 이끄는이 그룹은 Microlensing Method를 사용하여 남반구의 암흑 물질, 태양계 외계 행성 및 항성 대기에 대한 조사를 수행합니다.

그리고 남반구에 분포 된 5 미터의 1 미터 망원경으로 구성된 프로빙 렌즈 링 이상 네트워크 (PLANET)가 있습니다. 이 프로젝트는 RoboNet과 협력하여 지구와 같이 질량이 낮은 행성에서 발생하는 마이크로 렌즈 사건에 대한 거의 연속적인 관측을 제공 할 수 있습니다.

현재 가장 민감한 조사는 2009 년 한국 우주 과학 연구소 (KASI)가 시작한 프로젝트 인 KMTNet (Korean Microlensing Telescope Network)입니다. KMTNet은 3 개의 남부 관측소에서 계측기를 사용하여 은하의 팽창으로, 별들이 거주 할 수있는 지역으로 공전하는 지구 행성을 향한 미세 렌즈 사건을 찾고 있습니다.

우리는 우주 잡지에서 외계 행성 탐지에 관한 많은 흥미로운 기사를 썼습니다. 여기에 여분의 태양 행성은 무엇입니까?, 통과 방법은 무엇입니까?, 방사 속도 방법은 무엇입니까?, 중력 렌즈 란 무엇입니까? 케플러의 우주 : 별보다 은하계에 더 많은 행성

자세한 내용은 Exoplanet Exploration의 NASA 페이지, Extrasolar Planets의 Planetary Society 페이지 및 NASA / Caltech Exoplanet Archive를 확인하십시오.

천문학 캐스트는 또한 주제에 관한 에피소드를 가지고 있습니다. 에피소드 208 : 스피처 우주 망원경, 에피소드 337 : 광도계, 에피소드 364 : CoRoT 임무 및 에피소드 367 : 스피처가 외계 행성을합니다.

출처 :