[論文レビュー] Multi wavelength study of the gravitational lens system RXS J1131-1231: II Lens model and source reconstruction

Jean-François Claeskens, Dominique Sluse+2 more|ArXiv.org|Feb 14, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 84被引用数 36

ひとこと要約

本研究では、ハッブル宇宙望遠鏡のACSおよびNICMOSデータを用いて、RXS J1131-1231の重力レンズ系の高解像度レンズモデリングと源再構築を実施した。アストロメトリとフラックス比を最もよく適合するのは、外部シアーを伴う特異的等方的楕円体と、追加の$m=4$八重極成分を有するモデルであり、これは非常に増幅された（M ~ 9）、明るいセイフェルト1型スパイラル銀河宿主（星形成を示唆する不規則なUV発光を有する）を明らかにしたが、延長されたレンズ化構造はレンズモデルに対して限定的な制約を与えたにとどまった。

ABSTRACT

High angular resolution images of the complex gravitational lens system RXS J1131-1231 (a quadruply imaged AGN with a bright Einstein ring) obtained with the Advanced Camera for Surveys and NICMOS instruments onboard the Hubble Space Telescope are analysed to determine the lens model and to reconstruct the host galaxy. Results: 1- Precise astrometry and photometry of the four QSO lensed images (A-D) and of the lensing galaxy (G) are obtained. They are found in agreement with an independent study presented in a companion paper. The position and colours of the X object seen in projection close to the lens are found to be only compatible with a satellite galaxy associated with the lens. 2- The Singular Isothermal Ellipsoid plus external shear provides a good fit of the astrometry of images A-D. The positions of extended substructures are also well reproduced. However an octupole (m=4) must be added to the lens potential in order to reproduce the observed lens position, as well as the IB/IC point-like image flux ratio. The ellipticity and orientation of the mass quadrupole are found similar to those of the light distribution, fitted by a Sersic profile. The lens (z=0.295) is found to be a massive elliptical in a rich environment and showing possible evolution with respect to z=0. 3- The host galaxy (z=0.658) is found to be a substantially magnified (M ~ 9) luminous Seyfert 1 spiral galaxy. The angular resolution is sufficient to see regions where stars are intensively forming. Interaction with a closeby companion is also observed. 4- Finally, in the case of RXS J1131-1231, extended lensed structures do not help much in constraining the lens model.

研究の動機と目的

• 高解像度HST画像を用いて、複雑な重力レンズ系RXS J1131-1231の高精度なレンズモデルを開発すること。
• 非パラメトリックなバックレイヤー追跡を用いて、源平面におけるレンズ化QSO宿主銀河の形態を再構築すること。
• 延長されたレンズ化構造がレンズポテンシャルの制約を高め、レンズモデルのデゲネラシーを解消するかどうかを調査すること。
• 外部シアーおよび近隣の準星体などの環境的要因がレンズ構成に与える影響を評価すること。
• レンズ化宿主銀河の物理的性質、特にその全光度、形態、星形成活動を特定すること。

提案手法

• ハッブル宇宙望遠鏡のアドバンスド・カメラ・フォー・サーベイズ（ACS）およびNICMOS機器からの天文学的データを用い、F555W、F814W、F160Wの各通過帯域における高角分解能画像を取得した。
• QSO宿主銀河の源平面における光度分布を回復するために、バックレイヤー追跡を用いた非パラメトリックレンズ再構築技術を適用した。
• 4つの点状像（A–D）、レンズ銀河（G）、およびエインシュタイン輪内の延長部分構造の相対的アストロメトリ位置を用いて、レンズモデルを制約した。
• 基準モデルとして特異的等方的楕円体に外部シアーを組み合わせたモデルを検証し、観測されたアストロメトリックオフセットと異常なフラックス比を適合させるために、$m=4$の高次成分（八重極）を追加して改良した。
• Xオブジェクトを含むすべての構成要素について、光度およびアストロメトリ測定を実施し、その性質とレンズモデルへの影響を評価した。
• レンズ銀河の質量対光度比および構造的パラメータを、基本平面および局所の楕円銀河と比較して、進化傾向を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エインシュタイン輪内の延長レンズ化構造は、レンズポテンシャルの制約を顕著に向上させ、レンズモデルのデゲネラシーを解消できるか？
• RQ2 レンズ化クェーサー像における異常なフラックス比$I_{\rm B}/I_{\rm C}$の物理的起源は何か？これはマイクロレンズ効果ではなく、マクロモデルの小構造によって説明可能か？
• RQ3 源平面に再構築された高赤方偏移QSO宿主銀河の真の形態と固有の全光度は何か？
• RQ4 レンズの近くに投影されたXオブジェクトは物理的衛星銀河か、誤検出の可能性があるか？また、レンズモデルに影響を与えるか？
• RQ5 レンズ銀河の構造的および光度的性質は、局所の楕円銀河からの進化を示唆しているか？

主な発見

• 観測されたアストロメトリ位置と予測された位置の一致を図るために、$m=4$の八重極成分をレンズモデルに必要とし、0.04"のずれ（14σの有意性）を解消するとともに、異常な$I_{\rm B}/I_{\rm C}$フラックス比を同時に説明できた。
• 宿主銀河は、増幅率が約$M \sim 9$の明るいセイフェルト1型スパイラル銀河として再構築され、星形成を示唆する不規則なUV発光を示した。
• Xオブジェクトはレンズ銀河の可能性の高い衛星銀河と特定されたが、レンズモデルにほとんど影響を及ぼさず、第5のレンズ像でも、宿主銀河の小構造でもない。
• 赤方偏移$z=0.295$のレンズ銀河は、豊富な環境に位置する質量の大きな楕円銀河であり、静止系色およびM/L比が局所の楕円銀河と一致しており、弱い進化傾向を示唆している。
• 高角分解能にもかかわらず、アークやアークレットなどの延長レンズ化構造は、レンズモデルに対する追加的制約を限定的にしか与えず、正確なアストロメトリックデータの重要性を強調している。
• F814Wバンドの残差には、過去の相互作用や小構造効果の可能性が示唆されたが、ダストは検出されず、系統的効果または環境的要因に起因する可能性がある。