[論文レビュー] Lens candidates in the Capodimonte Deep Field in the vicinity of the CSL1 object

M. V. Sazhin, O. S. Khovanskaya+5 more|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 2004

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 2被引用数 14

ひとこと要約

本稿は、奇妙な CSL1 構造に近接するカポディモンテ・ディープフィールドにおける重力レンズ候補を調査し、CSL1 が宇宙ひもによるレンズ効果である可能性を提唱している。銀河数の統計的分析と、明るさ差に対する角度的分離の関係から、標準的なレンズ効果の期待値を著しく上回る11件のレンズ候補を同定した。これは、宇宙ひも仮説が、通常のレンズ効果や偶然の一致よりも優位に支持されることを示している。

ABSTRACT

CSL1 is a peculiar object discovered in the OACDF. Photometric and spectroscopic investigation strongly suggest that it may be the first case of gravitational lensing by cosmic string. In this paper we derive and discuss a statistical excess of a gravitational lens candidates present in OACDF region surrounding CSL1. This excess cannot be explained on the basis of conventional gravitational lens statistic alone, but is compatible with the proposed cosmic string scenario.

研究の動機と目的

• OACDF 内の異常な CSL1 構造が、宇宙ひもによる重力レンズ効果によって引き起こされているかどうかを調査すること。
• 宇宙ひもが、非局所的で拡張されたレンズ効果によって、周囲にレンズ効果を受ける銀河の統計的過剰を生じさせることを仮説検証すること。
• CSL1 の周囲で観測されたレンズ候補の数が、従来の重力レンズ統計の予測を上回っているかどうかを特定すること。
• 光度と角度的分離の基準（フラックス比と重心距離の相関を含む）を用いて、宇宙ひもモデルを検証すること。

提案手法

• 直線的な宇宙ひもに対して、⟨N⟩ = n_g × 2δl の式を用いてレンズ効果を受ける銀河の期待数を推定する。ここで n_g は銀河表面密度、δ は欠損角、l はひも長さである。
• 曲がったひもへのモデル拡張として、l = R(R/l_c)^a を用い、a = 1 でランダムウォーク的挙動を想定し、⟨N⟩ = 2(δ/l_c)n_gΩ を得る。ここで Ω は角度的面積である。
• R および V バンドの明るさ差に基づく客観的推定器を適用する：-2.5 log(1 - e_RV) = m1R - m2R + m2V - m1V によりレンズ効果候補を同定する。
• CSL1 の周囲16′ × 16′ の領域について、視覚的検査と光度的分析を実施し、対称的で拡張した形状と一貫した色を持つ候補を選別する。
• 宇宙ひもレンズ効果における角度的分離とフラックス比の相関をモデル化するためのシミュレーションを実施する。
• 観測されたレンズ候補の分布（角度的分離 vs. 明るさ差）を、理論的シミュレーションの傾向と比較し、宇宙ひもモデルの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CSL1 の周囲のOACDF領域におけるレンズ候補の数は、標準的な重力レンズ統計の予測を上回っているか？
• RQ2 観測されたレンズ候補は、偶然の一致や通常の質量クラスターではなく、宇宙ひもレンズ効果モデルによって説明可能か？
• RQ3 宇宙ひもレンズ効果理論が予測するように、レンズ候補における角度的分離とフラックス比の間に測定可能な相関が存在するか？
• RQ4 候補の光度的スペクトルエネルギー分布と形状は、特にマイクロレンズ効果や通常のレンズ効果と比較して、レンズ効果の仮説を支持するか？
• RQ5 観測されたレンズ候補の過剰は、特定の欠損角と幾何学的形状を持つ宇宙ひもと統計的に関連づけられるか？

主な発見

• CSL1 の周囲16′ × 16′ の領域で観測されたレンズ候補の数（11件）は、標準的な重力レンズ統計による予測（7〜9件）を著しく上回っている。
• 候補の角度的分離 vs. 明るさ差の相関は、宇宙ひもレンズ効果のシミュレーション予測と一致しており、モデルの理論的期待と整合的である。
• 21 mag より明るい主要成分を有するすべての候補は拡張した物体であり、点源のマイクロレンズ効果ではなく、銀河間レンズ効果に一致する。
• 候補の光度的スペクトルエネルギー分布（N1候補を含む）は、バンド間で対称的かつ一貫した形状を示しており、レンズ効果の性質を強化している。
• R および V バンドの明るさ差に基づく客観的推定器は、レンズ効果に類似した性質を有する候補を効果的に同定でき、合計11件の高信頼度候補が選別された。
• 従来のレンズ効果では説明できないレンズ候補の統計的過剰は、特に予測されたレンズストリップ効果を考慮すると、宇宙ひもシナリオと整合的である。