[論文レビュー] VLT Spectroscopy of Galaxies Lensed by Abell AC114: Implication for the Mass Model and the Study of Low-Luminosity Galaxies at High-Redshift

L. E. Campusano, R. Pelló+6 more|ArXiv.org|Apr 30, 2001

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 24

ひとこと要約

本研究では、質量の大きな銀河団AC114における高赤方偏移のレンズ効果を受ける銀河の確認に、VLT FORS1分光計を用い、重力レンズモデルの妥当性を検証・精熷新たにz=3.347の5像系を同定した。レンズ効果による増幅により、空白領域調査と比較して0.5–1.5マグニチュード明るい銀河よりも暗い銀河が検出可能であることが示され、高赤方偏移の発光関数のふち部分を調べる強力な手法が得られた。

ABSTRACT

We present the first results of a spectroscopic survey of faint lensed galaxie s in the core of the galaxy cluster AC114 (z=0.312) obtained from observations w ith the FORS1 spectrograph mounted on the VLT-Antu. The galaxies were chose n in areas close to the high-z critical lines predicted by the gravitational lens model of Natarajan et al (NKSE, 1998) for this cluster, according to both lensing and photometric redshift criteria. All the target galaxies are found to correspond to background galaxies with redshifts values in the [0.7, 3.5] interval. Our spectroscopic observations confirm the predicted lensing redshifts for 3 of the multiple-image galaxies, and together with predictions of the NKSE model led to the discovery of a new 5-image configuration at redshift z=3.347. A revised NKSE model, compatible with the redshift of this new multiple-image system, was generated and employed to calculate the gravitational amplifications of all the observed galaxies. The galaxies corresponding to the multiple-image systems are found to be intrinsically fainter, between 0.5 and 1.5 magnitudes, than the limiting magnitudes of existing blank field studies. When all the observed background galaxies are considered, the resulting intrinsic absolute magnitudes range from M_B~-22 to -19. Therefore, a large gain in sensitivity towards low luminosity high-z objects can actually be obtained, in agreement with theoretical expectations. This method can be used advantageously to probe the high redshift Universe and, in particular, its application to an ensemble of massive cluster cores could constraint the faint end of luminosity function of high redshift galaxies.

研究の動機と目的

• 質量の大きな銀河団AC114（z=0.312）の重力レンズ効果によって増幅された高赤方偏移背景銀河を同定し、分光的に確認すること。
• 複数像系の分光的赤方偏移を用いて、AC114の重力レンズモデルを検証・精緻化すること。
• 空白領域調査と比較して、レンズ効果調査が高赤方偏移で暗い本質的銀河をどれほど感度よく検出できるかを評価すること。
• 極めて増幅された低発光度源のサンプルを用いて、高赤方偏移銀河発光関数のふち部分の勾配を制約すること。

提案手法

• NKSEレンズモデルによる予測された臨界曲線と光度赤方偏移基準に基づくターゲット選定により、高増幅領域を優先する。
• VLT-AntuのFORS1機器を用いた分光的追従観測により、銀河団中心部の候補銀河の赤方偏移を取得する。
• 新たに発見されたz=3.347の5像系の赤方偏移を組み込んだ、見直されたNKSレンズモデルを用いて、重力増幅係数を計算する。
• 観測された本質的マグニチュードを空白領域調査の結果と比較し、レンズ効果による感度向上を定量化する。
• 追従分光観測のための機器選定を最適化するために、光度赤方偏移技術を適用する。
• Bバンド（M_B）の絶対等級に注目した、レンズ効果を受ける銀河の発光関数の分析により、サンプルがふち部分をどれほど代表的であるかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AC114における複数像系Aの分光的赤方偏移は、NKSEレンズモデルの予測と一致するか？
• RQ2 z=3.347の新しい5像複数像系を同定し、銀河団の質量モデルの精緻化に用いることができるか？
• RQ3 AC114における重力レンズ効果は、空白領域調査の限界マグニチュードを下回る銀河の検出をどの程度可能にするか？
• RQ4 分光的サンプルに含まれるレンズ効果を受ける銀河の本質的マグニチュードは、類似した赤方偏移における既存の空白領域調査と比較してどうなるか？
• RQ5 レンズ効果による増幅は、高赤方偏移銀河の観測発光関数にどのような影響を及えるか？

主な発見

• 複数像系Aの分光的赤方偏移はz=1.69で確認され、NKSEレンズモデルの予測と良好に一致した。
• z=3.347の新しい5像複数像系Eが発見され、銀河団質量モデルの精緻化に重要な制約を与えた。
• z=3.347のシステムを組み込んだ見直されたNKSレンズモデルは、すべての観測された複数像系に対して一貫した重力増幅推定値をもたらした。
• 分光的サンプルには絶対等級M_Bが-22から-19の間で、中央値が-20.5の銀河が含まれており、本質的に暗い源の検出が示された。
• 分光的サンプルの銀河は、2 ≤ z ≤ 3.5の範囲でSteidelら（1999）の空白領域調査の限界マグニチュードよりも0.5～1.5マグニチュード明るい。
• レンズ効果による感度向上は、有効な集光面積が2～3倍（特定の源面領域では最大約10倍）に相当し、発光関数のふち部分の堅実な研究が可能になった。