[論文レビュー] Redshift measurement of the BL-Lac gamma-ray blazar PKS 1424+240

Adrián Rovero, C. Donzelli+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2015

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 12被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ガンマ線ブラザー PKS 1424+240 の赤方偏移を、銀河団や銀河群との関連性によって特定するために、ジェミニ・ノース望遠鏡を用いて高SN比の光学スペクトル測定を実施した。ブラーざー自体のスペクトル線は検出されなかったが、チームは特徴のないスペクトルに一致するように、100を超えるジェット対銀河の輝度比を特定した。現在、周囲の銀河の分析を通じて赤方偏移を制約しており、先行する遠紫外およびガンマ線データに基づき、0.6 < z < 1.19 の範囲に留まっている。

ABSTRACT

PKS 1424+240 is a BL-Lac blazar with unknown redshift detected at high-energy gamma rays by Fermi-LAT with a hard spectrum. It was first detected at very-high-energy by VERITAS and latter confirmed by MAGIC. Attempts to find limits on its redshift include three estimations by modeling gamma-ray observations, and one obtained by analyzing Lyb and Lyg absorption lines observed in the far-UV spectra (from HST/COS) caused by absorbing gas along the line of sight. They allowed to constrain the redshift range to 0:6

研究の動機と目的

• 高エネルギーのガンマ線検出にもかかわらず未解決のままの BL-Lac ブラザー PKS 1424+240 の赤方偏移を特定すること。
• ブラーざーと関連する宿主銀河団や銀河群の特定を通じて、赤方偏移推定の代替手法を検証すること。
• 周囲の銀河の高SN比スペクトル測定を用いて、PKS 1424+240 の光学的環境を特徴づけること。
• PKS 1424+240 の特徴のないスペクトルが、高いジェット対銀河輝度比と整合するかどうかを評価すること。
• 最も遠方の既知の VHE ブラザーの一つとしての赤方偏移を制約することで、銀河間超高エネルギーガンマ線源の理解に貢献すること。

提案手法

• ジェミニ・ノースのジェミニ・マルチオブジェクトスペクトログラフ（GMOS）を用いて、PKS 1424+240 および周囲の30対象の高SN比（5500 Å で S/N ≈ 300）光学スペクトルを取得した。
• PKS 1424+240 を中心としたマルチスリットマスクを用い、複数のフィールド銀河を同時に観測した。視野は 5×5 アクル秒²、ピクセル解像度は 0.146 アクル秒/ピクセルであった。
• 赤方偏移 z = 0.0 から 1.5 の範囲で、2800–6800 Å の波長域において、PKS 1424+240 の光学スペクトルに発光線や吸収線が存在するかを分析した。
• 既知の線（例：Na I、O2）と比較することで、ガリレオ的または大気圏由来の起源を除外した。
• z > 0.6 を仮定し、ブラーざーの r′ 等級（14.56）と典型的な宿主銀河の絶対等級（MR ≈ -23）を用いて、ジェット対銀河輝度比を推定した。
• 周囲の銀河の赤方偏移を分析することで、銀河団や銀河群との関連性を探索した。この中には、SDSS によるスペクトル測定が得られた3つの銀河（z = 0.1195、0.1212、0.4688）が含まれた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BL-Lac ブラザー PKS 1424+240 の赤方偏移は、宿主銀河のスペクトル的特徴の同定によって特定可能か？
• RQ2 PKS 1424+240 の特徴のない光学スペクトルは、モデルで予測される高いジェット対銀河輝度比と整合するか？
• RQ3 周囲の銀河の赤方偏移に基づいて、PKS 1424+240 が銀河団や銀河群と関連づけられるか？
• RQ4 PKS 1424+240 の観測された光学スペクトルに、期待される赤方偏移での吸収線や発光線の兆候が見られるか？
• RQ5 0.6 < z < 1.19 の赤方偏移範囲は、超高エネルギーガンマ線ブラザーとしての PKS 1424+240 にとってどのような意味を持つのか？

主な発見

• 2800–6800 Å の波長域において、PKS 1424+240 に顕著な吸収線や発光線が検出されなかったため、スペクトル的赤方偏移を特定することはできなかった。
• PKS 1424+240 の光学スペクトルには、ガリレオ的および大気圏由来の吸収線（例：Na I、O2）しか含まれず、ブラーざー固有の特徴が存在しないことが確認された。
• PKS 1424+240 のジェット対銀河輝度比は100以上と推定され、その特徴のないスペクトルと整合的である。
• 観測された30個のフィールド銀河のうち、3つはSDSSのカタログからスペクトル的赤方偏移が得られており、それぞれ z = 0.1195、0.1212、0.4688 であった。
• ブラーざーの環境は、銀河団や銀河群との関連性を調査するため、現在分析中である。
• PKS 1424+240 の赤方偏移は未解決のままだが、先行する遠紫外およびガンマ線観測に基づき、0.6 < z < 1.19 の範囲に制約されている。