شماره راهنما :
2382 دكتري
پديد آورنده :
سنگتراش، پريسا
عنوان :
ريزهمگرايي گرانشي و كاربردهاي آن به كمك تلسكوپهاي نسل جديد
گرايش تحصيلي :
ذرات بنيادي و نظريهي ميدانها
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
ده، 149ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ريزهمگرايي گرانشي , تلسكوپ فضايي رومن , سيارات سرگردان آزاد , قمرهاي فراخورشيدي , اختلاف منظر ريزهمگرايي گرانشي , سيارات فراخورشيدي مدارگسترده , تبهگني چشمههاي دوتايي , تناوب زماني نورگيري رصدي , شبيهسازيهاي مونتكارلو , كشف سيارات فراخورشيدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/07/09
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/07/12
چكيده فارسي :
اين رساله با بهرهگيري از تلسكوپهاي نسل جديد، بهويژه تلسكوپ فضايي نانسي گِريس رومن، روشهاي ريزهمگرايي گرانشي را براي كشف سيارات فراخورشيدي با تمركز ويژه بر سيارات سرگردان آزاد و سيارات مدار گسترده توسعه ميدهد. از طريق شبيهسازيهاي مونتكارلو با دقت بالا و همچنين با شبيه سازي رويدادهاي ريزهمگرايي گرانشي ناشي از سيارات مدار گسترده، سه چالش كليدي زير مورد بررسي قرار گرفته است:
(1) امكانسنجي تشخيص قمر حول سيارات سرگردان آزاد در رصدهاي ريزهمگرايي گرانشي رويدادهاي ريزهمگرايي گرانشي ناشي از سامانههاي سياره-قمر سرگردان را شبيهسازي كردهايم كه نشانههاي متمايزي ايجاد ميكنند: (الف) سوختيكهاي سيارهاي باعث ايجاد اختلالات قلّه مانند پهن در بالهاي منحني نور يا تغيير زمان اوج بزرگنمايي ميشوند، و (ب) اغتشاشات متقارن ناشي از قمر (وقتي مسير چشمه عمود بر محور قمر-سياره باشد) منجر به تبهگني با رويدادهاي عدسي تكي ميشود. بازده تشخيص قمر توسط رومن براي سيارات به جرم زحل با فاصله قمر-سياره از مرتبهي Rp43 (Rp شعاع سياره است) به حداكثر مقدار، يعني حدود 0.094 درصد ميرسد كه بيشترين بازده است. نتايج اين كار پژوهشي در مقالهي [1] به چاپ رسيده است.
(2) اثر اختلاف منظر سالانه در رويدادهاي كوتاهمدت سيارات سرگردان آزاد: براي سيارات سرگردان آزاد با مقياس زماني رويداد ريزهمگرايي گرانشي كمتر از 10 روز، اثر اختلاف منظر سالانهي نامشهود، در حدود 50 درصد رويدادهاي رصد شده توسط رومن موجب تغيير منحني نوري ميشود (2100). برازش منحنيهاي نوري بدون لحاظ اختلاف منظر سالانه، خطاهاي قابلتوجهي در پارامترهاي عدسيكننده ايجاد ميكند؛ براي مثال، خطاي نسبي در زمان مقياس و شعاع ستارهي چشمه براي 13.9 درصد از رويدادهاي قابل شناسايي توسط رومن بيشتر از 0.1 است كه لزوم پايش دقيق و دقت در تخمين پارامترهاي فيزيكي عدسي در اين رويدادها را بيان ميكند. نتايج اين پژوهش در مقالهي [2] به چاپ رسيده است.
(3) تبهگني بين سيارات مدار گسترده و چشمههاي دوتايي:
با برازش مدل ريزهمگرايي گرانشي ناشي از چشمههاي دوتايي رويدادهاي شبيهسازيشدهي سيارات مدار گسترده، تبهگني اين دو مدل بررسي شده است. تناوب زماني نورگيري تقريباً هر 15 دقيقه براي رفع تبهگني در اكثر انواع ستارهها كافي است، مگر براي ستارگان غول (0.01). تناوب زمان نورگيري رصد از هر 5 ساعت تا هر 3.6 دقيقه به صورت گسسته شبيه سازي شده است تا نقش آن در رفع اين تبهگني بررسي شود. نتايج به صورت كامل در [3] به چاپ رسيده است.
در مجموع، اين پژوهش، تلسكوپ رومن را بهعنوان ابزاري تحولساز در دانش سيارات فراخورشيدي از طريق ريزهمگرايي گرانشي معرفي ميكند، در حالي كه محدوديتهاي حياتي (از جمله امكانسنجي تشخيص قمر، اثر اختلاف منظر سالانه، تبهگنيهاي وابسته به تناوب زماني نورگيري در رصد) را كميسازي كرده است.
چكيده انگليسي :
This dissertation, by employing next-generation telescopes, in particular the Nancy Grace Roman Space Tele- scope, develops gravitational microlensing methods for the detection of exoplanets, with a special emphasis on free-floating planets and wide-orbit planets. Through high-precision Monte Carlo simulations, as well as by simulating microlensing events caused by wide-orbit planets, the following three key challenges have been investigated:
(1) Feasibility of detecting moons around free-floating planets in microlensing observations: We simulated microlensing events due to free-floating planet–moon systems, which generate distinctive features: (a) planetary caustics produce broad peak-like perturbations in the wings of the light curve or shifts in the time of peak magnification, and (b) symmetric perturbations caused by the moon (when the source trajectory is perpendicular to the moon–planet axis) lead to degeneracy with single-lens events. Roman’s detection efficiency of moons reaches its maximum value, about 0.094%, for Saturn-mass planets with moon–planet separations of the order of 43Rp (where Rpis the planet’s radius). The results of this study have been published in [1].
(2) Effects of annual parallax in short-duration free-floating planet events: For free-floating planets with microlensing event timescales shorter than 10 days, the previously unnoticed effect of annual parallax alters the light curves of about 50% of the events observed by Roman (2100). Fitting light curves without including annual parallax introduces significant errors in the lens parameters. For example, the relative error in the event timescale and the source star’s radius exceeds 0.1 in 13.9% of the events detectable by Roman, which underlines the necessity of precise monitoring and careful estimation of the lens’s physical parameters in these cases. The results of this research have been published in [2].
(3) Degeneracy between wide-orbit planets and binary-source events: By fitting microlensing models of binary sources to simulated wide-orbit planet events, the degeneracy between these two models has been examined. An observation cadence of about 15 minutes is sufficient to resolve the degeneracy for most types of stars, except for giant stars ( 0.01 ). Discrete simulations with observation cadences ranging from every 5 hours to every 3.6 minutes have been performed to evaluate their role in resolving such degeneracies. More detailed results have been published in [3].
In summary, this research introduces the Roman telescope as a transformative instrument in exoplanetary science through gravitational microlensing, while quantifying critical limitations (including the feasibility of moon detection, systematic effects of annual parallax, and cadence-dependent degeneracies in observations).
استاد راهنما :
صديقه سجاديان
استاد مشاور :
بهروز ميرزا
استاد داور :
سهراب راهوار , مسلم زارعي , علي مهدي فر