[論文レビュー] COSMOGRAIL: the COSmological MOnitoring of GRAvItational Lenses VIII. Deconvolution of high resolution near-IR images and simple mass models for 7 gravitationally lensed quasars

V. Chantry, Dominique Sluse+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 68被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、7つの重力レンズ効果を受けるクェเซアのハッブル宇宙望遠鏡近赤外線画像に反復的多成分デコンボリューション（ISMCS）を適用し、レンズ効果を持つ画像およびレンズ銀河に対して1–2 masの相対的アストロメトリック精度を達成した。レンズ効果を持つ四重像クェゼアであるSDSS J1138+0314以外のすべての例では、単純な質量モデルでは不十分で、複雑な構造や外部せん断を必要としており、これは潜在的な準構造や環境的摂動の存在を示唆している。

ABSTRACT

We apply the iterative MCS deconvolution method (ISMCS) to near-IR HST archives data of seven gravitationally lensed quasars currently monitored by the COSMOGRAIL collaboration: HE 0047-1756, RX J1131-1231, SDSS J1138+0314, SDSS J1155+6346, SDSS J1226-0006, WFI J2026-4536 and HS 2209+1914. In doing so, we obtain relative positions for the lensed images and shape parameters for the light distribution of the lensing galaxy in each system. The lensed image positions are derived with 1-2 mas accuracy. To predict time delays and to test the ability of simple mass models to reproduce the observed configuration, isothermal and de Vaucouleurs mass models are calculated for the whole sample using state-of-the-art modeling techniques. The effect of the lens environment on the lens mass models is taken into account with a shear term. Doubly imaged quasars are equally well fitted by each of these models. A large amount of shear is necessary to reproduce SDSS J1155+6346 and SDSS J1226-006. In the latter case, we identify a nearby galaxy as the dominant source of shear. The quadruply imaged quasar SDSS J1138+0314 is well reproduced by simple lens models, which is not the case for the two other quads, RX J1131-1231 and WFI J2026-4536. This might be the signature of astrometric perturbations due to massive substructures in the lensing galaxy unaccounted for by the models. Other possible explanations are also presented.

研究の動機と目的

• 高解像度HSTデータを用いて、レンズ効果を持つクェゼアの画像およびレンズ銀河の光分布のアストロメトリック精度を向上させること。
• 等温およびde Vaucouleursモデルといった単純な質量モデルが観測された画像配置をどれだけ正確に再現できるかを検証すること。
• 四重像クェゼアにおける乖離が、準構造や環境的摂動の存在を示唆するかどうかを調査すること。
• アストロメトリック精度の向上が時間遅れに基づくハッブル定数測定に与える影響を評価すること。
• 外部せん断や近隣の銀河がモデルの失敗を説明できるかを特定すること。

提案手法

• HST/NIC2近赤外線画像に反復的多成分デコンボリューション（ISMCS）法を適用し、点状のクェゼア画像とエインシュタイン輪のような拡張したレンズ効果を持つ構造とを分離すること。
• 外部質量の影響を考慮するため、最新のレンズモデリング技術を用い、せん断項を含めた手法を採用すること。
• 等温およびde Vaucouleurs分布を用いてレンズ質量分布をモデリングし、適合度を検証すること。
• 観測された画像位置とモデル予測との間の定量的比較を、赤色カイ二乗統計量を用いて行うこと。
• 画像位置残差の評価により、準構造や摂動の存在を示唆する系の偏差を検出すること。
• 将来的な時間遅れおよびH₀測定の入力として、1–2 masの高精度相対アストロメトリック測定を用いること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単純な質量モデル（等温およびde Vaucouleurs）は、7つの重力レンズ効果を持つクェゼアの観測された画像配置を正確に再現できるか？
• RQ2 外部せん断および近隣の銀河は、四重像系におけるモデルの失敗をどの程度説明できるか？
• RQ3 レンズ銀河内の準構造の存在を示唆する、レンズ効果画像位置に顕著なアストロメトリック摂動が観測されるか？
• RQ4 1–2 masの相対的アストロメトリック精度は、時間遅れおよびハッブル定数測定の信頼性にどのように影響するか？
• RQ5 RX J1131-1231およびWFI J2026-4536のような系における画像位置異常の有意性は何か？また、それらはカウスティック幾何学的要因か準構造の影響によるものだろうか？

主な発見

• ISMCSデコンボリューション法により、レンズ効果を持つ画像およびレンズ銀河に対して1–2 masの相対的アストロメトリック精度が達成され、画像位置の制約が著しく向上した。
• HE 0047-1756およびSDSS J1138+0314で初めて部分的エインシュタイン輪が検出され、RX J1131-1231でも確認された。これは拡張したレンズ効果を持つ光分布構造の存在を示している。
• 単純な質量モデルでよく適合するのはSDSS J1138+0314のみであり、RX J1131-1231およびWFI J2026-4536は複雑なモデルを必要としており、説明されない摂動要因の存在を示唆している。
• SDSS J1155+6346では、異常に高い外部せん断（γ = 0.392–0.453）を要する。これは視野外に存在する見えない団やクラスタの存在を示唆している可能性がある。
• SDSS J1226-0006の大きなせん断（γ = 0.1）は、主な偏光体から3.4"離れた近隣の銀河に起因している可能性が高い。
• RX J1131-1231およびWFI J2026-4536の画像位置残差は、単純なモデルと整合せず、準構造または環境的要因が最も妥当な説明であると示唆している。