[논문 리뷰] An anomalous concentration of QSOs around NGC 3079

E. M. Burbidge, G. R. Burbidge외 2명|arXiv (Cornell University)|2005. 10. 28.

History and Developments in Astronomy참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 NGC 3079와 1° 이내에 최소 21개의 QSO가 물리적으로 연관되어 있음을 강력한 증거로 제시하며, 밝은 QSO의 표면 밀도가 필드 평균보다 100배 높다. 이 농도가 우연일 가능성은 <10⁻⁶이며, 중력 렌즈 효과나 마이크로렌즈 효과로는 이러한 이질성을 설명할 수 없어, QSO들이 우주론적으로 먼 천체가 아니라 NGC 3079에서 물리적으로 분출된 것으로 보인다.

ABSTRACT

It is shown that there are at least 21 QSOs within 1 degree of the nearby active spiral galaxy NGC3079. Many of them are bright (mag&lt;18) so that the surface density of those closer than 15 arc minutes to the galaxy centre is close to 100 times the average in the field. The probability that this is an accidental configuration is shown to be less or equal to one in a million. Discovery selection effects and microlensing fail by a large factor to explain the phenomenon, suggesting that the QSOs may lie in the same physical space as NGC3079. However, two of them make up the apparently lensed pair 0957+561A, B whose lensing galaxy lies at z=0.355. This problem is discussed in the concluding section.

연구 동기 및 목표

• 활성 나선은하 NGC 3079 근처에 관측된 QSO 집합의 통계적 유의성을 조사하기 위해.
• 선택 효과 또는 중력 렌즈(마이크로렌즈 또는 강한 렌즈)가 관측된 QSO 군집을 설명할 수 있는지 테스트하기 위해.
• QSO들이 NGC 3079와 물리적으로 연관되어 있는지 평가하여, 그 적색편이가 표준 천체론적 해석을 도전하기 위해.
• 유명한 렌즈 쌍 0957+561A,B 근처에 존재하는 QSO 군집의 이질적인 가까이에 대해 고려하기 위해.

제안 방법

• 다양한 설문조사(광학, 전파, X선, 카탈로그)에서 NGC 3079에서 1° 이내의 21개의 QSO 목록을 수집하여 적색편이와 등급을 포함시켰다.
• NGC 3079의 핵심에서 15′ 및 35′ 이내의 QSO의 각도 거리와 표면 밀도를 계산하고, m < 18인 경우 약 0.3개의 QSO를 제곱도당 평균 필드 밀도와 비교하였다.
• 통계적 방법을 사용하여 우연의 집합 가능성의 확률을 평가하여, 전체 농도에 대해 <10⁻⁶의 유의 수준을 도출하였다.
• 렌즈 효과 가설을 평가하기 위해 마이크로렌즈 광학 깊이와 필드 내 렌즈된 QSO의 기대 수를 계산하였으며, 관측된 초과 수를 설명하기에는 부족함을 밝혀냈다.
• Fx > 50×10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹인 X선 QSO를 분석하여, NGC 3079에서 36′ 이내에 네 개의 소스가 존재함을 발견하였고, 이는 해당 영역에서 예상되는 0.12개보다 훨씬 높았다.
• 0957+561 렌즈 시스템 근처의 QSO 공간 군집을 분석하여, 그들의 각도적 근접성과 우연일 가능성의 낮음을 기록하였고, 약 10⁻⁵의 확률을 기록하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 3079 근처에 관측된 QSO 농도가 통계적으로 유의미한가, 아니면 우연일 수 있는가?
• RQ2 표준 중력 렌즈 메커니즘—마이크로렌즈 또는 강한 렌즈—이 NGC 3079 근처의 밝은 QSO 고밀도를 설명할 수 있는가?
• RQ3 네 개의 매우 X선 빛나는 QSO가 왜 NGC 3079의 주축을 따라 정렬되어 있으며, 이 정렬이 우연인가?
• RQ4 이미 중력 렌즈로 알려진 0957+561 렌즈 쌍 근처에 QSO의 이질적인 군집이 존재하는 것은 무엇을 의미하는가?
• RQ5 QSO들이 NGC 3079와 물리적으로 연관되어 있을 수 있으며, 이는 적색편이가 천체론적으로 비표준일 수 있음을 의미하는가?

주요 결과

• NGC 3079에서 1° 이내에 최소 21개의 QSO가 있으며, 그 중 일곱 개는 18.0 이하의 등급을 가지며, 밝은 QSO의 표면 밀도가 평균 필드 밀도보다 약 100배 높다.
• 이 QSO 집합이 우연히 발생할 확률은 10⁻⁶ 이하이며, 매우 높은 유의성을 보이는 비우연적 군집임을 시사한다.
• 마이크로렌즈 및 강한 렌즈 모델은 관측된 QSO 초과를 설명하지 못하며, 해당 지역에서 예상되는 렌즈된 QSO 수가 너무 낮기 때문이다(예: 0.355 적색편이 클러스터에서 b < 22인 경우 약 ~0.3개 예상).
• Fx > 50×10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹인 X선 빛나는 QSO 네 개가 NGC 3079에서 36′ 이내에 존재하며, 이는 해당 영역에서 예상되는 0.12개보다 훨씬 높다. 이는 명백한 초과 밀도를 나타낸다.
• 네 개의 QSO(ASV23, ASV24, ASV31, MARK132)가 0957+561 렌즈 쌍에서 1.35–2.36 분광도 이내에 위치해 있으며, 우연의 일치 확률은 약 10⁻⁵로, 물리적 또는 구조적 이질성을 시사한다.
• 0957+561 근처에 두 번째 이질적인 QSO 농도가 존재하며, 이는 주요 농도인 NGC 3079 근처와 함께 공통의 기원을 가질 수 있음을 시사하며, 물리적 분출 과정과 관련이 있을 수 있다.