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- あゆみ みうら
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1 重力マイクロレンズ ( ダークマターと銀河構造 ) 銀河系ハロー 銀河系中心部 住貴宏 ( 名古屋大学 ) the MOA collaboration
2 Gravitational Macro lensing
3 Gravitational Macro lensing
4 Gravitational Micro lensing μas M lens ~M 離隔 ~μarcsec 増光だけ見える Magnification time (day)
5 Plastic lens
6 Single lens
7 Extra galactic マイクロンズの応用 1,(QSO variability etc.) Galactic 1, 銀河ハローダークマター (towards the LMC & SMC) 2, 銀河構造 (towards the Bulge) 3, 系外惑星 (towards the Bulge)
8 WMAP が明らかにした宇宙宇宙の姿 ダークエネルギー Ω Λ =0.74 ダークマター DM =0.22 Ω DM Ω B =0.04 バリオン 4%: Stars: 7% Neutral gas: 2% Cluster hot gas: 3% Unknown (warm gas?): 88%
9 銀河の回転曲線とダークマター Dark Matter Kepler: v 2 =GM/r
10 Halo Dark Matter & Paczynski s Idea times more dark matter than visible mass. MAssive Compact Halo Objects (MACHOs) WINPs MACHO can be observed by Microlensing.(Paczynski 1986) τ 万個の星をみればよい!
11 MACHO project (1990~2000) 1.28m telescope 1.8 million stars
12 First Microlensing event by MACHO & EROS in 1993
13 LMC 方向の結果 MACHO 5.7 yrs: 12 events M~0.5M 16% of the mass of a standard Galactic halo. EROS 5yrs : 0 event f<25% of the halo dark matter made of MACHO with M f< 10% for M. Tisserand et al.2006
14 つまり MACHOs はハローダークマターの主成分ではない しかし MACHOs が可視物質と同じ位ある!?
15 パラメーターの縮退 観測値イベントタイムスケール :
16 つまり マゼラン雲方向にレンズ天体はある しかし 本当にハローにあるか?
17 Halo Dark Matter? or Self-lensing?
18 MEGA project アンドロメダ銀河 (M31) 14 events f<30%
19 SuperMACHO 4m telescope, 1/2 nights for 3 months over 5 years. ~30events Self-lensing lensing in LMC Event rate Halo MACHO Center Outer 最新結果 (preliminary): 25イベント (microling+sn) Self-lensing は無視出来る程度 f<30%
20 SuperMACHO v.s. Super Nova
21 MOA (since 1995) (Microlensing Observation in Astrophysics) ( New Zealand/Mt. John Observatory, Latitude: 44 S, Alt: 1029m ) キャンペーン期間中 (5/2-5/4): 今 MOAグルー プに加入すると もれなくエアー NZ で行く 楽しい NZ ランド 27 泊 28 日の旅をプレゼント 応募は sumi@stelab.nagoya-u.ac.jp まで
22 MOA (since 1995) (Microlensing Observation in Astrophysics) ( New Zealand/Mt. John Observatory, Latitude: 44 S, Alt: 1029m ) 1995~1998:MOA-0: 0.6m, 9Mpix 1999~2005:MOA-I : 0.6m, 24Mpix 2005~ :MOA-II: 1.8m, 80Mpix
23 MOA(until ~1500) (NZ にいた世界最大の鳥 ) height: 3.5m weight: 240kg 飛べない 500 年前に絶滅 (Maori が食べ尽くした ) ~1850 まで目撃証言あり!?
24 MOA-II1.8m 望遠鏡 主鏡 : 1.8m CCD : 80 メガピクセル視野 :2.2 平方度 ファーストライト : 2005/3 サーベイ開始 : 2006/4
25 event rate: Observational targets LMC,SMC : ~2 events/yr (τ~10-7 ) Bulge : ~500events/yr (τ~10-6 ) 10-2 Planetary event : ~10 Planetary event : ~10-2 8kpc, GC 50kpc LMC
26 Observation towards LMC by MOA-II ~3obs/night ~10obs/night
27 Difference Image Analysis (DIA) Observed subtracted
28 まとめ 1 MACHO はダークハローの主成分ではない (<20%) マゼラン雲方向にレンズ天体はある しかし ハローにあるか? MOAII が 5 年後に制限をつける
29 < 銀河ハローハロー内 > 重力レンズレンズによる制限 EROS and MACHO (LMC) Variability in lensed QSO Schmidt et al 98 M<10-7 or 10-1 <M 運動学的制限 (Carr & Sakellariadou 99) 天の川銀河川銀河の定常性 + 普遍性を仮定! 散開星団 球状星団球状星団の破壊 M<10 3, M>10 6 連星の破壊 M<10 0, M>10 7 太陽系天体に対するする影響 地球とのとの遭遇 10-3 影響 M<10 M>10-13 halo M>10-12 disk
30 Microlensing of QSOs image A macrolens QSO image B microlenses
31 SUb-Lunar-mass Compact Objects (SULCOs) Log(M/M s ) Log(Ω CO ) -1-2 γ Unconstrained MACHO CDM = SULCOs <M<10-7?
32 < 宇宙内 > Current limit on compact objects in universe from lensing studies (1)microlensing of QSO Dalcanton, et al 94 (2,4)multiple image of compact radio sources.wilkinson et al 01 Augusto 01 (3)multiple gamma-ray bursts Nemiroff et al 01 (5)multiple image of QSO Nemiroff 91 M<10-3 or 10 1 <M<10 4
33 2 つの窓 SUb-Lunar-mass Compact Objects (SULCO) MAssive Stellar-mass Compact Objects (MASCO) (10-13 ) <M< <M< 10 4 planetesimal, PBH primordial stars, BH, PBH
34 Microlensing by SULCOs in Galactic halo M33 D M33 = 790kpc Inner Oort cloud comets KBOs (Total event) ~10 3 for 10-8 M s, ΔΤ 10 3 sec ~1 for M s, ΔΤ 1sec For 80hours obs. by SUBARU/Suprime-cam
35 Direct mapping of MASCOs image A macrolens source image B microlenses micro-images
36 MASCOs M=10 3 if Ω MASCO =Ω m 2.5mas A B C D N=1.7(M/10 4 ) -1 mas -2 Inoue & Chiba ApJ 03
37 銀河中心のはなし
38 Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) Las Campanas Altitude: 2300m Seeing ~ 1.3 OGLE-I : 1991~1996 : 1m, 2kx2k CCD 19 events OGLE-II : 1997~2000 : 1.3m, 2kx2k CCD, 14 x events OGLE-III: 2001~ : 1.3m, 8kx8k mosaic CCD 600 events/yr : 35 x35
39 the Galactic Bar structure Obs. 8kpc φ (face on, from North) G.C.
40 Candidates Level 5: 66/122 candidates are selected. (degenerated events are removed, t E u min ~const).
41 Obs. the Galactic Bar structure 8kpc 1, Microlensing Optical depth, τ φ (face on, from North) G.C. (Alcock et al. 2000; Afonso et al.2003; Sumi et al. 2003;Popowski et al. 2004; Hamadache et al. 2006;Sumi et al. 2006) M= M, axis ratio (1:0.3:0.2), φ~20
42 2.Red Clump Giants Metal-rich horizontal branch stars Small intrinsic width in luminosity function (~0.2mag) φ=20-30, axis ratio 1:0.4:0.3 Stanek et al. 1997
43 Measurements of streaming motions of the Galactic bar with RCG Sumi (Princeton), Eyer (Geneva Obs.) & Wozniak (Los Alamos), 2003 Sun faint bright Idea, Mao&Paczynski, 2002
44 3.Proper motion ~300 I-band frames, 4years ~1mas/yr
45 Streaming motions of the bar Color Magnitude Diagram Sun faint bright Vrot=~50km/s Sumi, Eyer & Wozniak, 2003
46 <t E >=28 days Event Time scale Evans & Belokurov (2002): t E =14, no stream t E =45, vrot=50km/s Sumi et al. 2004
47 まとめ 2 All three results are consistent with the Bar with M= M, axis ratio (1:0.3:0.2) φ=20, (Han & Gould, 1995) V rot ~50km/s Little space for Dark Matter Prefer Core than cusp dark matter (Binney & Evans 2001) MOA が制限を強くする! ρ r -α
48 Cusp-Core problem in the CDM halo 銀河 銀河団の密度プロファイル : 中心部はカスプ ρ r -1.5 を持つか あるいはコア ρ 一定になっているか? Simulation: NFW universal density profile ρ r -1.5 (Navarro, Frenk& White 1997) with central cusp rather than core Collisionless cold dark matter: reproduces nicely the observed large scale structure of the universe (r>>1mpc) Observation: rotation curve for CDM dominated Dwarf and low surface brightness (LSB)galaxies have a density profile with flat central core.
49 Cusp-core problem in dwarf spirals to giant low surface brightness galaxies (CMD dominated in center) Light curve of dwarf spiral DDO47 Cusp (NFW) Dark halo density in ESO 116+G12 Observed simulation (NFW) Core Prefer core (Moore et al. 1999; de Blok et al. 2000; Salucci & Burkert 2000;Salucci&Martin 2009)
50 Cusp-core problem:solution Self interacting dark matter(spergel & Steinhardt 1999 ): σ/m~1cm 2 /g make core and spherical halo (Yoshida etal. 2000)
51
52 Typical WIMP WIMP elastic scattering cross section ~10 40 cm 2 and mass GeV; for halo density ~GeV/cm3 and velocity ~300 km/sec sec, mean free time for WIMP scattering is at least /H 0 ; thus, WIMPs act as collision free dark matter. Axion axion cross section far smaller, so also collisionless.
53 Cusp-core problem in giant elliptical galaxies; (Baryon dominated in center ) Lensing image in (Koopmans 2003) Observed galaxy subtracted Lensing probability with image separation Δθ (Lin & Chen 2009) Singular isothermal sphere Observation Cusp (NFW) Cusp, ρ r -1.9 Core Prefer cusp
54 Cusp-core problem in giant elliptical galaxies; (Baryon dominated in center ) Statistics of QSO multiple images (Wyithe Wyithe, Turner &, Spergel 2001; Keeton & Madau 2001; Li & Ostriker 2001; Takahashi & Chiba 2001) Arc statistics of clusters of galaxies (Bartelmann et al. 1998; Molikawa & Hattori 2001; Oguri, Taruya + Suto 2001, Oguri, Lee + Suto 2003) Time Time-delay statistics of QSO multiple images (Oguri, Taruya, Suto + Turner 2002) generally favor a steep cusp ( α~ -1.5)
55 Cusp-core problem: solution Barion-CMD interaction (BCMDIs) Dynamical friction of substructure (El-Zant et al.2001;tonini et al., 2006;Romano-Diaz et al.2008) Stellar bar-cdm interaction (Weinberg&Katz, 2002;Holley-Beckelmann et al.2005) Baryon energy fedback(mashchenko et al., 2006; Peirani et al. 2008) Nonsingular, trancated isothermal sphere (NTIS) Cosmological, from from collapsend virialization (shapiro et al. 1999; Iliev&Shapiro, 2001) Explain core in rotation curves, but cannot explain the steep & cuspy center of massive galaxies favored by Lensing and X-ray observation.
56 まとめ MACHO は Dark Halo の主成分でない けど 何かある 我々の銀河中心の dark matter は cusp でなく core である
57 end
58 Extra-Solar Planet via Microlensing
59 Planetary lens
60 2 nd Exoplanet Discovery by μlensing OGLE 2005-BLG-71 (Udalski, Jaroszynski, et al - OGLE & μfun. Addl data from MOA & PLANET). M p =0.35M J, Sep=3.6AU Data from OGLE, μfun, PLANET & MOA amateur astronomers
61 それぞれ得意な領域がある 視線速度 : 高検出効率 トランジット : 惑星の半径 直接撮像 : やっぱ直接はすごい マイクロレンズ : 主星の明るさにるさに依存しない! 長軌道半径惑星 : スノーライン外側 軽い惑星 : 地球質量 暗い主星 : M-dwarf 遠い主星 : 銀河内分布 浮遊惑星 : 主星なし
62 まとめ マイクロレンズで 8 個の系外惑星 (7 惑星系 ) を発見 太陽系に良く似た惑星系を発見 褐色矮星質量程度の主星に系外惑星を発見 M-dwarf で超軌道半径の巨大ガス惑星を発見 M-dwarf では Cool Neptune は非常に一般的 ~40% に存在 (>16% at 90% confidence) at 1.5-4AU. 巨大ガス惑星の約 3 倍 銀河中心では惑星系は少ない!? Thick disk で発見
63 The Microlensing Planet Finder (MPF) David Bennett, Science PI
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