[发明专利]一种搜索天体测量型微引力透镜事件最大观测信号及星对最接近时刻的方法

说明书

本发明公开了一种搜索天体测量型微引力透镜事件最大观测信号及星对最接近时刻的方法，包括以下步骤：获取透镜星和背景源星在GaiaDR2中的天体测量数据；计算爱因斯坦环半径，透镜星、背景源星的角距离，星对相对角距离；计算每天透镜星与背景源星的位置点，并解算其相对角距离；计算最大观测信号及星对最接近时刻。本发明可以简化计算流程、减少计算量，提高天体测量型微引力透镜事件预测效率。

技术领域

本发明属于天体测量数据处理技术领域，具体地说，涉及一种搜索天体测量型微引力透镜事件最大观测信号及星对最接近时刻的方法。

背景技术

引力透镜现象描述的是背景源天体发出的光线在经过一个大质量物体(透镜天体)时发生了偏转的现象，当透镜天体为恒星量级天体时，被称作微引力透镜。由于透镜星的引力作用使得观测到源星的位置发生了变化，能探测到这个位置变化的微引力透镜被称为天体测量型微引力透镜。天体测量型微引力透镜是目前唯一可以不依赖任何理论模型直接测量单颗恒星质量的工具，并可探测孤立的中子星、黑洞等致密天体，对天体物理研究有重要意义。因为微引力透镜事件发生的概率非常小，仅依赖于三星(源星、透镜星和地球)共线这种巧合，所以能否提前精确预测发生的时间和位置是成功探测天体测量型微引力透镜事件的决定因素。目前Gaia星表是预测天体测量型微引力透镜事件最为理想的星表，其数据量非常庞大，最新发布的Gaia DR3包含了14.6亿颗恒星的天体测量数据，因此利用Gaia数据系统搜寻天体测量型微引力透镜事件的工作量是非常巨大的。获得透镜星——背景源星星对最大观测信号(通常发生在星对角距离最小时)及对应时间是预测工作的关键步骤，目前常采用求极小值的方法进行求解。但是受恒星自行的影响，会出现许多极小值，因而需要面对从局域极小值中寻找全局极小的问题：需要先计算不受恒星自行影响的星对相对运动，并找出其极小值作为初值带入蒙特卡洛拟合、盆地跳跃算法、闭区间套算法等算法中，进而寻找含自行效应的全局极小值。整个流程较为复杂，且得到的星对最接近的时刻虽然能给出毫秒量级的数值，但是其不确定性却在几小时到几天的量级。况且，现有空间望远镜的精度是无法分辨观测信号如此细微的变化的，故而这样精细的计算没有实际意义，且造成计算繁琐。

因此，有必要提供一种快速、简便的搜索天体测量型微引力透镜事件最大观测信号及星对最接近时刻的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明针对目前预测天体测量型微引力透镜事件最大观测信号及星对最接近时刻的计算繁琐、算法复杂等问题，利用观测信号随时间变化较为缓慢这一特点，提供了一种快速、简便搜索天体测量型微引力透镜事件最大观测信号及星对最接近时刻的方法，不涉及从局域极小中寻找全局极小的问题，避开繁琐的算法，只需计算少量的数据点，可以简化计算流程、减少计算量，提高天体测量型微引力透镜事件预测效率。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种搜索天体测量型微引力透镜事件最大观测信号及星对最接近时刻的方法，包括以下步骤：

步骤1、从网站https://gea.esac.esa.int/archive/获取透镜星和背景源星在Gaia DR2中的天体测量数据；

步骤2、根据Gaia DR2的天体测量数据，利用公式(1)求解透镜星-背景源星对的爱因斯坦环半径θ_E，利用公式(2)、(3)每隔60天计算一个透镜星、背景源星的角距离，并利用公式(4)解算星对相对角距离u，从这些数据点中找出u的最小值，并记作u₀₁，其对应的时间记为t₀₁；