[論文レビュー] COSMOGRAIL: the COSmological MOnitoring of GRAvItational Lenses III. Redshift of the lensing galaxy in eight gravitationally lensed quasars

A. Eigenbrod, F. Courbin+4 more|ArXiv.org|Nov 1, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 35被引用数 34

ひとこと要約

本研究では、深紫外・可視望遠鏡（VLT）/FORS1を用いたマルチオブジェクト分光法と空間的デコンボリューションを組み合わせ、3つの多重像クェเซアのレンズ銀河の赤方偏移を直接測定した。対象は、SDSS J1138+0314（z=0.445）、SDSS J1226-0006（z=0.517）、SDSS J1335+0118（z=0.440）である。新規の観測戦略により、同時にPSFおよびフラックスキャリブレーション星を用いることで、高精度なスペクトル抽出が可能となり、4つの既存の赤方偏移を確認した。また、HE 0230-2130では、z=0.526の第二のレンズ銀河を検出。この銀河には顕著な[OII]発光線が観測された。

ABSTRACT

Aims: We measure the redshift of the lensing galaxy in eight gravitationally lensed quasars in view of determining the Hubble parameter H_0 from the time delay method. Methods: Deep VLT/FORS1 spectra of lensed quasars are spatially deconvolved in order to separate the spectrum of the lensing galaxies from the glare of the much brighter quasar images. A new observing strategy is devised. It involves observations in Multi-Object-Spectroscopy (MOS) which allows the simultaneous observation of the target and of several PSF and flux calibration stars. The advantage of this method over traditional long-slit observations is a much more reliable extraction and flux calibration of the spectra. Results: For the first time we measure the redshift of the lensing galaxy in three multiply-imaged quasars: SDSS J1138+0314 (z=0.445), SDSS J1226-0006 (z=0.517), SDSS J1335+0118 (z=0.440), and we give a tentative estimate of the redshift of the lensing galaxy in Q 1355-2257 (z=0.701). We confirm four previously measured redshifts: HE 0047-1756 (z=0.407), HE 0230-2130 (z=0.523), HE 0435-1223 (z=0.454) and WFI J2033-4723 (z=0.661). In addition, we determine the redshift of the second lensing galaxy in HE 0230-2130 (z=0.526). The spectra of all lens galaxies are typical for early-type galaxies, except for the second lensing galaxy in HE 0230-2130 which displays prominent [OII] emission.

研究の動機と目的

• 8つの重力レンズクェゼアにおけるレンズ銀河の赤方偏移を特定し、時間遅れ法を用いたハッブル定数（H₀）測定を可能にする。
• 従来の長スリット分光法ではクェゼアの明るさがレンズ銀河スペクトルを汚染するという課題を克服する。
• 同時にPSFおよびフラックスキャリブレーション星を用いる、正確なスペクトルデコンボリューションが可能な多目的分光法（MOS）戦略の開発と適用。
• 特にダスト量および星の集団の性質を含めた、レンズ銀河の形態的およびスペクトル的性質の調査。
• 以前に測定されたレンズの赤方偏移の確認・精緻化、および複雑な系における複数レンズ成分の検出。

提案手法

• 深紫外・可視望遠鏡（VLT）/FORS1を用いたマルチオブジェクト分光法（MOS）を用いて、レンズクェゼアを観測。これにより、標的とPSFキャリブレーション星を同時に取得した。
• 独立して測定されたPSFスペクトルを用いて、空間的デコンボリューションを適用し、クェゼアの画像の明るさによるレンズ銀河スペクトルの分離を実現した。
• PSF星を含まない長スリットデータに対しては、2段階の反復的デコンボリューションプロセスを採用し、スペクトルの忠実性およびフラックスキャリブレーションを向上させた。
• 発光線および吸収線のフィッティング（[OII]、Ca II H&K、Gバンド、Hθ、Hη）により赤方偏移を測定した。
• 複数の孤立星を参照PSFとして用いることで、微小レンズ効果によるスペクトル差異に起因するバイアスを低減し、スペクトルフラックスキャリブレーションを強化した。
• クェゼア画像間のスペクトル類似性に関する仮定を回避することで、連続スペクトルの傾きおよびダスト量推定における系統的誤差を低減した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSS J1138+0314におけるレンズ銀河の赤方偏移は何か？ また、以前の推定値と比較するとどうなるか？
• RQ2 同時にPSF星を用いるMOSベースの新規観測戦略は、従来の長スリット法に比べ、スペクトルデコンボリューションおよびフラックスキャリブレーションをどのように改善するか？
• RQ3 HE 0230-2130系に複数のレンズ銀河が存在する証拠はあるか？ その赤方偏移およびスペクトル的特徴は何か？
• RQ4 本サンプルのレンズ銀河にダスト減光の兆候は見られるか？ また、典型的な初期期銀河のスペクトルと比較するとどうなるか？
• RQ5 HE 0230-2130の第二のレンズ銀河における[OII]発光線の意義は何か？ その性質に何を示唆するか？

主な発見

• SDSS J1138+0314のレンズ銀河の赤方偏移は、z = 0.445 ± 0.001 と測定され、本システムにおける最初の直接測定結果である。
• SDSS J1226-0006のレンズ銀河は、z = 0.517 ± 0.001 であり、初期期銀河の形態とダストの欠如を確認した。
• SDSS J1335+0118のレンズ銀河は、z = 0.440 ± 0.001 であり、初期期銀河スペクトルと整合的である。
• 弱い発光特徴に基づき、Q 1355-2257のレンズ銀河に対して、一時的な赤方偏移 z = 0.701 ± 0.002 が報告された。
• HE 0230-2130の第二のレンズ銀河は、z = 0.526 ± 0.002 で確認され、顕著な[OII]発光と、主レンズから900 ± 450 km s⁻¹のドップラー速度オフセットを示した。
• いずれのレンズ銀河に対しても顕著なダスト減光は検出されず、G2を除く全スペクトルは初期期銀河に典型的なスペクトルと一致した。