[論文レビュー] Gravitationally lensed quasars in Gaia -- IV. 150 new lenses, quasar pairs, and projected quasars

C. Lemon, T. Anguita+9 more|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2022

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、Gaia DR2、WISE、および地上望遠鏡の画像を用いて、150個の新しい重力レンズ効果を受けるクェーサー、クェーサー対、および投影クェーサーの分光的確認を実施した。86例のレンズ効果を受けるクェーサーが確認され、10 kpc未塔の分離を示す11例の投影クェーサー対が確認され、高赤方偏移で小分離のレンズ効果を受けるクェーサーの不足が、深さの不足を要する未分類系の部分的説明によって明らかになった。

ABSTRACT

We report the spectroscopic follow-up of 175 lensed quasar candidates selected using Gaia Data Release 2 observations following Lemon et al. 2019. Systems include 86 confirmed lensed quasars and a further 17 likely lensed quasars based on imaging and/or similar spectra. We also confirm 11 projected quasar pairs and 11 physical quasar pairs, while 25 systems are left as unclassified quasar pairs -- pairs of quasars at the same redshift, which could be either distinct quasars or potential lensed quasars. Especially interesting objects include 8 quadruply imaged quasars of which two have BAL sources, an apparent triple, and a doubly lensed LoBaL quasar. The source redshifts and image separations of these new lenses range between 0.65 - 3.59 and 0.78 - 6.23 arcseconds respectively. We compare the known population of lensed quasars to an updated mock catalogue at image separations between 1 and 4 arcseconds, showing a very good match at z<1.5. At z>1.5, only 47% of the predicted number are known, with 56% of these missing lenses at image separations below 1.5 arcseconds. The missing higher-redshift, small-separation systems will have fainter lensing galaxies, and are partially explained by the unclassified quasar pairs and likely lenses presented in this work, which require deeper imaging. Of the 11 new reported projected quasar pairs, 5 have impact parameters below 10 kpc, almost tripling the number of such systems, which can probe the innermost regions of quasar host galaxies through absorption studies. We also report four new lensed galaxies discovered through our searches, with source redshifts ranging from 0.62 to 2.79.

研究の動機と目的

• 既存のサンプルにおける高赤方偏移・小分離レンズ効果クェーサーの不足を解明する。
• レンズ効果クェーサーおよびクェーサー対を含むレアな系の同定と分類を通じて、レンズ効果クェーサーのカタログの完全性を向上させる。
• レンズ効果クェーサーおよびクェーサー対のデモグラフィーを特徴づけ、宇宙論的および天体物理学的研究を支援する。
• Gaiaベースの選別が、コンパクトな星や銀河による誤検出をどれほど効果的に低減できるかを評価する。
• 高赤方偏移レンズ効果クェーサーの欠落を説明する可能性を示す、明るさが低いレンズ効果銀河を同定する。

提案手法

• Gaia DR2のアストロメトリを用いてレンズ効果クェーサー候補を選別し、WISEおよび地上光学画像を組み合わせて汚染物質を除去した。
• 多波長色選別および形状解析を適用し、レンズ効果クェーサーと偶然重複した構造、コンパクトな星形成銀河を区別した。
• 175の候補に対して分光的追従観測を実施し、赤方偏移の確認、複数像の同定、および系の分類（レンズ効果クェーサー、クェーサー対、未分類）を実施した。
• 画像分離および赤方偏移分布を用いて、観測されたレンズ効果クェーサー集団とモックカタログを比較し、完全性を評価した。
• 深さのある画像における拡張した発光の多成分フィッティングによりレンズ効果銀河を同定し、z = 0.62–2.79の源で確認した。
• 赤方偏移、形状、スペクトル類似性に基づき、系をレンズ効果クェーサー、物理的クェーサー対、投影クェーサー対、および未分類対に分類した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Gaiaで選別されたクェーサー候補のうち、実際にレンズ効果クェーサーである割合はどれくらいか？また、モックカタログの予測と比較するとどうなるか？
• RQ2 高赤方偏移・小分離レンズ効果クェーサーのうち、未検出のまま残っているのはどれくらいで、そのうち何割が未分類クェーサー対によって説明できるか？
• RQ3 新たに発見されたレンズ効果クェーサーの画像分離および源の赤方偏移の分布はどのようになっているか？
• RQ4 特に10 kpc未塔の影響パラメータを持つ投影クェーサー対の性質は、クェーサー宿主銀河環境をどの程度制約するか？
• RQ5 z > 1.5およびθ < 1.5"の領域における、欠落しているレンズ効果クェーサー集団に、明るさの低いレンズ効果銀河が果たす役割は何か？

主な発見

• 86例のレンズ効果クェーサーが分光的に確認され、源の赤方偏移は0.65から3.59、画像分離は0.78"から6.23"の範囲であった。
• 画像およびスペクトル類似性に基づき、17例の追加システムが高信頼度のレンズ効果クェーサーと分類され、高信頼度レンズの総数が増加した。
• 11例の投影クェーサー対が確認され、そのうち5例が10 kpc未塔の影響パラメータを示し、宿主銀河吸収研究に利用可能なシステム数がほぼ3倍に増加した。
• 8例の四重像クェーサーが同定され、そのうち2例にBAL特徴があり、1例は顕著な三重レンズ系とされた。これにより時間遅れ宇宙論的測定の可能性が向上した。
• z > 1.5の予測レンズ効果クェーサーのうち47%しか既知でないが、欠落しているシステムの56%が1.5"未塔の画像分離を示しており、明るさの低いレンズ効果銀河が主要因である可能性が示唆された。
• z = 0.62から2.79の間で4例の新しいレンズ効果銀河が発見され、銀河進化研究のためのレンズ効果星形成系のサンプルが拡大した。