[論文レビュー] The true nature of CSL-1

M. V. Sazhin, M. Capaccioli+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 23, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、宇宙ひもによる重力レンズ効果の候補とされてきた CSL-1 が、実際には赤方偏移 z ≈ 0.46 の二つの巨大楕円銀河の物理的相互作用である可能性を、ハッブル宇宙望遠鏡（HST）の高分解能画像を用いて調査している。期待される鋭い縁や鏡像効果の欠如に加え、銀河対の過剰密度も確認されないため、宇宙ひもレンズ効果は否定され、CSL-1 は二つの類縁の巨大楕円銀河の物理的相互作用であると結論づけられる。

ABSTRACT

On January 12 2006, the Hubble Space Telescope observed the peculiar double extragalactic object CSL-1, suspected to be the result of gravitational lensing by a cosmic string. The high resolution image shows that the object is actually a pair of interacting giant elliptical galaxies. In spite of the weird similarities of the energy and light distributions and of the radial velocities of the two components, CSL-1 is not the lensing of an elliptical galaxy by a cosmic string.

研究の動機と目的

• CSL-1 が宇宙ひもによる重力レンズ効果で歪められた単一の楕円銀河の像であるという仮説を検証すること。
• CSL-1 の成分の特異な形態的特徴とスペクトル類似性が、宇宙ひもレンズ効果と整合するかを特定すること。
• 深紫外HST画像において、宇宙ひもによる特徴（鋭い縁、鏡像構造など）を観測的に特定すること。
• 同じ赤方偏移にある二つの類縁銀河の偶然一致の統計的妥当性を評価すること。

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）を用い、F814Wバンドで14,000秒の露光時間を取得した。
• 1/3ピクセルのジターパターンを適用し、1/2ピクセルの再サンプリングを用いたMultidrizzleソフトウェアを適用することで、空間分解能の向上と宇宙線ノイズの低減を図った。
• 微弱な等高線や鋭い縁、鏡像構造といった、宇宙ひもレンズ効果に予想される形態的特徴を検出するための深紫外画像を取得した。
• 二つの成分を de Vaucouleurs r^{1/4} 光度分布でフィットし、モデルを差し引いて残差画像を作成することで、潮汐構造を明らかにした。
• CSL-1 を除き、2秒未塔の分離距離を有する銀河対の過剰密度を調査するため、領域全体の統計的調査を実施した。
• 残差画像と領域内銀河集団の解析を通じて、仮想の宇宙ひもを基準とした対称性や鏡像効果の有無を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HSTによるCSL-1の画像に、宇宙ひもによる重力レンズ効果が予測する鋭い縁や鏡像構造が確認されるか？
• RQ2 宇宙ひもがレンズ効果を引き起こしていると仮定した場合に予想されるように、CSL-1周辺の領域に分離距離が2秒未塔未塔の銀河対の過剰密度が存在するか？
• RQ3 CSL-1の二つの成分の光度分布と径方向速度が、レンズ効果ではなく、類縁の巨大楕円銀河同士の物理的相互作用を支持するか？
• RQ4 二つの成分の微弱な等高線や形態的特徴は、潮汐相互作用の結果であるか、それとも宇宙ひもによるレンズ効果の結果であるか？
• RQ5 画像に観察された対称性や鏡像の欠如は、宇宙ひもレンズ効果モデルと整合するか？

主な発見

• HST画像には、宇宙ひもレンズ効果モデルで予想される鋭い縁や鏡像構造が、微弱な等高線においても確認されなかった。
• 二つの de Vaucouleurs r^{1/4} 光度分布を差し引いた残差画像には、ねじれ構造や潮汐尾が確認され、二つの銀河の物理的相互作用を示唆している。
• 領域内に分離距離が2秒未塔未塔の銀河対の過剰密度は確認されず、これは宇宙ひも仮説を強く否定する。
• CSL-1の二つの成分は同一の赤方偏移（z = 0.46 ± 0.008）を示し、98％の信頼水準で同一スペクトルを持つため、レンズ効果ではなく物理的関連性が支持される。
• 二つの成分の微弱な等高線における形態的差異は、宇宙ひもによる対称的レンズ効果とは整合しない。
• CSL-1の南側に位置する微弱な源についても、重複または鏡像構造が確認されないため、欠損角を持つ宇宙ひもが存在しないことが排除された。