[論文レビュー] Optical spectroscopy of BL Lacertae objects. Broad lines, companion galaxies and redshift lower limits

B. Sbarufatti, R. Falomo+3 more|ArXiv.org|May 18, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 66被引用数 29

ひとこと要約

本研究では、2–4m望遠鏡を用いて12個のBLラクティクスに対し高感度な光学分光測定を実施し、赤方偏移を測定し、広帯域の発光線を検出するとともに、物理的に関連する伴星を同定した。特徴のないスペクトルに対しては、赤方偏移の下限値を求めるための新規手法を導入し、画像解析による推定値と整合的であることを確認した。また、広帯域Hαの発光度は、電波活性なクェーサーと同等の水準に達していることが示された。

ABSTRACT

Aims: We present optical spectroscopy of a sample of BL Lac objects, to determine their redshift, to study their broad emission line properties and to characterize their close environment. Methods: Twelve objects were observed using the ESO 3.6m and the NOT 2.5m telescopes, obtaining spectra for the BL Lacs and for nearby sources. Results: For seven objects, nuclear emission lines and/or absorption lines from the host galaxy were detected. In all the four cases where absorption lines were revealed, the host galaxy has been resolved with HST or ground-based imaging. The broad H_alpha luminosities (or their upper limits) of the BL Lacs are similar to those of radio-loud quasars. For two BL Lacs, spectroscopy of close companions indicates that they are at the redshift of the BL Lacs, and therefore physically associated and likely interacting. Five BL Lacs have a featureless spectrum. In these cases, we apply a new technique to derive lower limits for their redshift. which are consistent with lower limits deduced from imaging.

研究の動機と目的

• 先行する分光測定がなかったBLラクティクスの正確な赤方偏移を特定すること。
• クェーサー集団と比較するため、BLラクティクススペクトルに広帯域発光線（特にHα）が存在するかを検出・特徴づけること。
• 近接する伴星銀河の存在を調査し、BLラクティクスと物理的に関連しているかどうかを評価すること。
• 特徴のないBLラクティクススペクトルに対して赤方偏移下限値を導出するための新規スペクトル手法を開発・適用すること。
• 分光法による赤方偏移推定値と画像法による推定値との整合性を検証すること。

提案手法

• ESO 3.6mおよびNOT 2.5m望遠鏡を用いて、12個のBLラクティクスに対して高信号対雑音比（S/N）の光学分光測定を実施した。
• 弱い吸収線および発光線を検出するため、低分解能（A, B, N）および中分解能（C）の設定を用いた。
• Sbarufattiら（2006）の手法を応用し、検出されなかった吸収線の最小検出可能な等価幅（EW）に基づいて赤方偏移下限値を計算した。
• HSTおよび地上望遠鏡の画像を用いてホスト銀河を解像し、吸収線からの赤方偏移を確認した。
• 近接する伴星のスペクトルを解析し、BLラクティクスと同一の赤方偏移を持つかどうかを評価することで、物理的関連性を検証した。
• 測定されたEW感度を用いて、広帯域成分の非検出からHα発光度の上限値を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 先行する分光測定がなかった12個のBLラクティクスの赤方偏移は何か？
• RQ2 電波活性なクェーサーと同等の発光度を示す広帯域Hα発光線が、BLラクティクスに存在するか？
• RQ3 近接する伴星銀河は、同一の赤方偏移を示すことから、BLラクティクスと物理的に関連しているとされるか？
• RQ4 特徴のないBLラクティクススペクトルに対して、新規スペクトル手法が信頼性を持って赤方偏移下限値を導出できるか？
• RQ5 分光法による赤方偏移下限値は、画像法による推定値とどのように一致するか？

主な発見

• 7個のBLラクティクスで核発光線またはホスト銀河の吸収線が検出され、そのうち4つはHSTまたは地上望遠鏡の画像でホスト銀河が解像された。
• BLラクティクスの広帯域Hα発光度（または上限値）は、電波活性なクェーサーと同等であり、発光度は<8×10^39 erg s⁻¹から約7.5×10^41 erg s⁻¹の範囲に分布していた。
• PKS 2201+04では、EW = 13.8 Åの広帯域Hα成分が検出され、発光度は6.1×10^40 erg s⁻¹に相当した。
• 1H 0323+022および1ES 1440+122では、近接する伴星の分光測定により、BLラクティクスと同一の赤方偏移にあることが確認され、物理的関連性およびおそらくは相互作用の可能性が示された。
• 特徴のない5個のBLラクティクスに対して、新規の赤方偏移下限値手法を適用した結果、画像解析による推定値と整合的であり、手法の妥当性が裏付けられた。
• 特徴のない源の導出された赤方偏移下限値は、頑健であり、特に明るさが低い対象（m_V ≥ 18）において、画像法に比べて優れた感度を示した。