[論文レビュー] Herschel-ATLAS and ALMA: HATLAS J142935.3-002836, a lensed major merger at redshift 1.027

Hugo Messias, S. Dye+30 more|Americanae (AECID Library)|Jun 18, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, PhenomenaPhysics and Astronomy参考文献 127被引用数 20

ひとこと要約

本研究は、Herschel-ATLASおよびALMAの多波長データを用いて、z = 1.027における強力なレンズ効果を示す主要合体銀河HATLAS J142935.3-002836を確認した。この系は10倍の拡大率を示し、質量が大きくガスを多く含む合体銀河であり、星形成率は394 M☉ yr⁻¹、ガス消費 timescale は117 Myrであり、レンズ効果による拡大を通じて高赤方偏移銀河進化の知見が得られた。

ABSTRACT

[Abridged] Aims: This work focuses on one lensed system, HATLAS J142935.3-002836 (H1429-0028), selected in the Herschel-ATLAS field. Gathering a rich, multi-wavelength dataset, we aim to confirm the lensing hypothesis and model the background source's morphology and dynamics, as well as to provide a full physical characterisation. Methods: Multi-wavelength high-resolution data is utilised to assess the nature of the system. A lensing-analysis algorithm which simultaneously fits different wavebands is adopted to characterise the lens. The background galaxy dynamical information is studied by reconstructing the 3-D source-plane of the ALMA CO(J:4-3) transition. Near-IR imaging from HST and Keck-AO allows to constrain rest-frame optical photometry independently for the foreground and background systems. Physical parameters (such as stellar and dust masses) are estimated via modelling of the spectral energy distribution taking into account source blending, foreground obscuration, and differential magnification. Results: The system comprises a foreground edge-on disk galaxy (at z_sp=0.218) with an almost complete Einstein ring around it. The background source (at z_sp=1.027) is magnified by a factor of ~8-10 depending on wavelength. It is comprised of two components and a tens of kpc long tidal tail resembling the Antennae merger. As a whole, the system is a massive stellar system (1.32[-0.41,+0.63] x1E11 Mo) forming stars at a rate of 394+-90 Mo/yr, and has a significant gas reservoir M_ISM = 4.6+-1.7 x1E10 Mo. Its depletion time due to star formation alone is thus expected to be tau_SF=M_ISM/SFR=117+-51 Myr. The dynamical mass of one of the components is estimated to be 5.8+-1.7 x1E10 Mo, and, together with the photometric total mass estimate, it implies that H1429-0028 is a major merger system (1:2.8[-1.5,+1.8]).

研究の動機と目的

• 多波長高分解能データを用いて、HATLAS J142935.3-002836の重力レンズ性を確認すること。
• ALMAのCO(4→3)線放出を用いて3次元源面再構成により、高赤方偏移背景源の形態および運動をモデル化すること。
• レンズ効果を考慮した星形成率、ガス貯留、星質量およびチリ質量を含む、全物理的特徴の特定を行うこと。
• HSTおよびKeck-AOの近赤外画像を用いて、前方レンズと背景源の光度および運動的寄与を分離すること。
• 合体成分の質量比および動的質量を特定し、この系が主要合体であるかどうかを評価すること。

提案手法

• 複数の波長帯を同時にフィットするレンズ解析アルゴリズムを適用し、レンズ系のモデル化とレンズ質量分布の導出を実施した。
• ALMAのCO(4→3)線放出を用いて、背景源の3次元構造を再構成し、その運動および動的質量を推定した。
• HSTおよびKeck-AOの近赤外画像を用いて、前方レンズおよび背景源の静止系光学的光度を取得し、重ね合わされた光の分離を可能にした。
• スペクトルエネルギー分布（SED）モデリングを実施し、源の重ね合わせ、前方遮蔽、および波長依存拡大を含め、物理的パラメータを推定した。
• 質量および星形成率推定値のレンズ拡大を補正するため、波長に応じた拡大率（μ ≈ 8–10）を計算した。
• CO運動論的質量推定値と光度的質量推定値を用いて、合体成分の質量比を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HATLAS J142935.3-002836は重力レンズ効果を受けており、そのレンズ系の性質は何か？
• RQ2 高赤方偏移背景源の形態、運動論的性質、および動的質量は何か？
• RQ3 星質量、チリ質量、星形成率、ガス貯留を含む、この系の物理的性質は何か？
• RQ4 合体成分の質量比は何か？この系は主要合体とみなせるか？
• RQ5 レンズ拡大率および波長依存拡大は、推定された物理的パラメータにどのように影響するか？

主な発見

• 前方の縁面銀河（z = 0.218）がほぼ完全なアインシュタインリングを形成する強力なレンズ効果を示す主要合体銀河である。
• 背景源（z = 1.027）は波長に応じてμ ≈ 8–10の拡大率を示し、高分解能での研究が可能となった。
• 全星質量は1.32⁺⁰.⁶³₋₀.⁴¹ × 10¹¹ M☉であり、星形成率は394 ± 90 M☉ yr⁻¹であった。
• 星間媒体（ISM）ガス質量は4.6 ± 1.7 × 10¹⁰ M☉であり、星形成によるガス消費 timescale は117 ± 51 Myrであった。
• 合体のうちの1つの成分の動的質量は5.8 ± 1.7 × 10¹⁰ M☉であり、全質量比は1:2.8⁺¹.⁸₋₁.⁵であり、主要合体であることが確認された。
• 数十kpcにわたる潮汐尾を示しており、アンテナ座合体に類似した、最近または進行中の合体を示唆している。