[論文レビュー] Two multiple-imaged z=4.05 galaxies in the cluster-lens Abell 2390

R. Pelló, Jean‐Paul Kneib+9 more|arXiv (Cornell University)|Oct 23, 1998

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、レンズモデル、赤方偏移の光度的推定、および分光的検証を組み合わせることで、クランスターレンズであるアベル2390の中心部に、z=4.05の非常に遠方で複数重ね合わせられた銀河2つを同定し、確認した。銀河H3およびH5は強力なLy-α発光を示し、高い固有の明るさ、塊状の形態、太陽に近い金属量を示しており、高赤方偏移における前もって金属が蓄積されたガスが効率的かつ局所的な星形成を駆動する、階層的合体シナリオを支持するものである。

ABSTRACT

We present the first results on the identification and study of very distant field galaxies in the core of cluster-lenses, using a selection criterium based on both lens modelling and photometric redshifts. We concentrate on two multiple-imaged sources at z=4.05 in the cluster A2390. The 2 objects presented in this paper, namely H3 and H5, were identified through lens modelling as multiple images of high-redshift sources at z>3.5. We confirm the excellent agreement between this identification and both their photometric redshifts and morphologies. Our CFHT/WHT program for a systematic redshift survey of arcs in clusters has allowed to obtain a set of spectra on 3 different images at z~4: the brightest image of H3, which redshift was already confirmed by Frye & Broadhurst (1998), and the two brightest images of H5. The later is then confirmed spectroscopically as a multiple image, giving a strong support to the lens model. The main feature in each of these spectra is a strong emission line, identified as Ly-alpha, leading to z=4.05 for both H3 and H5. The spectrophotometric properties of these galaxies are studied, in particular the degeneracy in the parameter-space defined by the SFR type, age, metallicity and reddening. H3 and H5 are intrinsically bright and clumpy sources located ~100 kpc part on the source plane, with mean metallicities compatible with a fraction of solar or even solar values. All these results seem to favour a hierarchical merging scenario, where we are actually seeing a relatively advanced step for these 2 z~4 objects, with stars forming locally and efficiently from a preenriched gas.

研究の動機と目的

• アベル2390のクランスターレンズ中心部に、レンズモデルと光度的赤方偏移の組み合わせを用いて高赤方偏移銀河を同定・確認すること。
• 分光的確認によって複数像の銀河を確認し、レンズモデルを検証すること。
• 星形成率、年齢、金属量、ダストの赤みの程度といった、これらの高赤方偏移源の分光的・光度的性質を特徴づけること。
• 観測された銀河の性質が、初期銀河形成における階層的合体シナリオを支持するかどうかを評価すること。
• 強い重力レンズ場における本質的に明るく塊状のシステムを研究することで、z~4における銀河進化の理解を深めること。

提案手法

• アベル2390クランスターレンズの中心部に、高赤方偏移源の複数像を予測するレンズモデルを用いた。
• 全バンド光度測定に基づいて、候補となる高赤方偏移銀河を同定するため、光度的赤方偏移技術を適用した。
• CFHTおよびWHT望遠鏡を用いて、2つの源（H3およびH5）の3つの像について分光調査を実施した。
• スペクトルにおけるLy-α発光ラインの同定により、H3およびH5の両方の赤方偏移がz=4.05であることを確認した。
• 星形成率タイプ、年齢、金属量、ダストの赤みの程度をカバーするパラメータ空間を用いて、分光的・光度的性質を分析した。
• 形態的および光度的データをレンズモデルの予測と比較し、像の多重性および源面での位置を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アベル2390クランスターレンズ中心部の複数像は、z>3.5の高赤方偏移銀河として一貫しているか？
• RQ2 Ly-α発光の分光的確認は、レンズモデルおよび像の関連付けを検証できるか？
• RQ3 これらのz=4.05銀河の固有の分光的・光度的性質（SFR、年齢、金属量、赤み）は何か？
• RQ4 これらの銀河の観測された性質は、初期銀河形成における階層的合体シナリオを支持するか？
• RQ5 これらの高赤方偏移銀河の形態と金属量は、標準的な形成モデルの予測とどのように比較できるか？

主な発見

• H3およびH5と呼ばれる、z=4.05の2つの複数像銀河が分光的確認により確認され、両者に強いLy-α発光ラインが確認された。
• H5の複数像の分光的確認により、レンズモデルが強く支持された。これにより、モデル化手法の妥当性が裏付けられた。
• H3およびH5は、源面で約100 kpc離れて位置する本質的に明るく塊状の源である。
• 銀河の平均金属量は、太陽の一部または太陽に近い値と一致しており、星間媒体に事前に金属が蓄積されていることを示唆している。
• 分光的・光度的分析では、SFRタイプ、年齢、金属量、ダストの赤みのパラメータ空間にデゲネラシーが認められたが、効率的かつ局所的な星形成を支持する傾向が強かった。
• 観測された性質は、z~4の段階で進化が進んだ状態で、事前に金属が蓄積されたガスから効率的に星が形成される、階層的合体シナリオを強く支持するものである。