Гравитационные линзы и микролинзы - Захаров А.Ф.
ISBN 5-88929-037-1
Скачать (прямая ссылка):
JtJIbi пять источников, изображенных небольшими окружностями, с 3 яйУс0М' Равным 0-радиуса Эйнштейна. Прямыми изображены Траектории движения источников.
Отношение масс компонентов двойной системы может существен-др отличаться от единицы в случае, если один из компонентов являйся планетой. Мао и Пачинский (1991) сделали предположение, что первая планета будет открыта в результате обработки данных наблюден™ микролинзирования. Позднее, Пачинский (1996) заметил (по-видимому, с сожалением), что это предсказание оказалось неточным, т.к. первая планетная (вне солнечная) система была обнаружена иным способом. Так, планеты были обнаружены Волыцаном и фрайлом (1992) в окрестности радиопульсара PSR В1257+12.
Для обнаружения планет при микролинзировании необходимо обработать довольно большой объем наблюдений. Мао и Пачинский (1991); Гоулд и Лоеб (1992) предположили, что все звезды имеют планеты с массой Юпитера на расстоянии в несколько астрономических единиц, тогда только небольшой процент всех событий микролинзирования показывает измеримое отклонение кривой блеска. В случае, если только небольшая часть звезд имеет планеты с массой Юпитера на таких расстояниях, тогда часть событий микролинзирования, при которых могут быть обнаружены планеты, соответственно уменьшается. Пачинский (1996) приводит оценку Батлера и Марси, которые считают, что ~ 5% всех звезд имеют планеты с массой не меньше массы Юпитера на расстоянии не более 5 астрономических единиц. Продолжительность наиболее вероятного возмущения кривой блеска в этом случае составляет ~ 1 день, тем самым необходимо проводить Довольно частые наблюдения для того, чтобы не пропустить событие.
Следуя Пачинскому (1996), проанализируем возможность обнаружения планет с массой Земли, используя данные наблюдений микролинзирования. Масса Земли примерно 3 х Ю-6 M0, а типичная звезда имеет массу немного меньшую массы Солнца. Предположим, что имеет место следующее отношение масс в двойной системе: Щ/Му = 1(Г5.
Отдельному точечному объекту с массой планеты соответству-eT Радиус Эйнштейна гер = ге х (М2/М1)1/2. Когда же планета Называется недалеко от звезды, то масса планеты вызывает мелкомасштабное усиление изображения, которое необходимо учитывать НаРяду с крупномасштабным усилением, порождаемым гравитационным полем звезды. Пример (возможного) влияния планет на искажение кривой блеска показан на рис. 9.6, где событие микролинзиро-вания звездой, которому соответствует большой коэффициент усиле- 262 Глава 9. Микролинзиров aIf(J(
ния, возмущается восемью планетами с массой Земли, расположен^ ми вдоль траектории источника(фоновой звезды). Следует замети-^ что возмущение, вызываемое каждой из планет, практически незави' симо от возмущения, вызываемого другими планетами. Естестве^ но, что подобное рассмотрение является довольно искусственным, U0 позволяет рассмотреть многообразие возможного влияния на микр^ линзирование планет с массой Земли на одном рисунке. Безразмерно^ время t/t о равно величине безразмерной координаты, характеризую, щей положение источника г8/ге, и обе эти величины связываются с положением планеты следующим соотношением (Пачинский (1996)) t/t о = rs/rE = Гр/гЕ — гЕ/гр. Если планеты расположены вблизи от звезды при Гр/ГЕ < 1, то это приводит к образованию локального минимума в кривой блеска, изображенной на рис. 9.6. Этот эффект связан с уменьшением площади на небесной сфере изображения, находящегося ближе к линзе. Планеты, расположенные дальше от звезды при гр/гв > 1, приводят к образованию локального максимума (или двойного максимума) в кривой блеска, что связано с расщеплением изображения, находящегося дальше от звезды и увеличением площади на небесной сфере этих двух изображений (Пачинский (1996)). Если планета находится вблизи кольца Эйнштейна, т.е. если гр Ri гб, то пик кривой блеска изменяется в окрестности пика кривой, что обусловлено изменением площади на небесной сфере одного из изображений. Заметим, что искажение кривой блеска оказывается умеренно большим для планет с массой Юпитера, но оказывается довольно малым для планет с массой Земли (Мао и Пачинский (1991))-Детальное рассмотрение возможности обнаружения планет рассмотрены в работах Беннетта и Райа (1996); Райа и Беннетта (1996), Гауди и Гоулда (1996) и Гоулда (1996). Так, Беннетт и Рай (1996) показали, что в случае, если планета с массой Земли находится в некоторой области на расстоянии от 1 а.е. до 4 а.е от звезды, и если при наблюдениях возможно обнаружить отклонение 4% от кривой блеска для точечной линзы, то можно обнаружить более, чем 2% планет с массой Земли и 10% планет с массой порядка 10 земных масс.
Изменения кривой блеска для идеализированной картины микр0" линзирования, искаженного влиянием планеты, изображены на рис' 9.7. Напомним, что кривая блеска, изображенная на рис. 9.6, ответствует движущемуся вдоль оси X источнику, радиус которого равен rs/rE = 0.001. Это событие соответствует изменению у силе' ния в момент t/to = 0.3 на рис. 9.6, но рассматриваются различны6 траектории источника в этих двух случаях: он движется вдоль осй X для кривой блеска на рис.9.6, а траектория наклонена под углоМ Рис. 9.6. Изменение коэффициента усиления в зависимости от времени, обусловленное влиянием звезды с планетной системой. Система состоит из звезды и восьми планет, каждой из которых соответствует отношение масс /л = IO-5, причем предполагается, что все они расположены на одной прямой. Рассматривается круговой источник с радиусом rs = Ю-3 ге , движущийся по небесной сфере вдоль прямой, где расположены планеты, т.е. значение прицельного параметра для изображения источника относительно этих планет равно нулю. Планеты расположены от звезды на следующих расстояниях: гр/ге = 0.57, 0.65, 0.74, 0.86, 1.16, 1.34, 1.55, 1.76 в плоскости линзы, что соответствует возмущениям кривой блеска в моменты времени t/to = -1.2, -0.9, -0.6, -0.3, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2, как это изображено на рисунке. Заметим, что планетное возмущение создает локальный минимум при гр/ге < 1 (t/to < 0) и локальный максимум при гр/ге > 1 (t/t0 > 0). (Рисунок Вамбсганеса из обзора Пачинского (1996)).
