[논문 리뷰] COSMOGRAIL: the COSmological MOnitoring of GRAvItational Lenses III. Redshift of the lensing galaxy in eight gravitationally lensed quasars

A. Eigenbrod, F. Courbin외 4명|ArXiv.org|2005. 11. 01.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 35인용 수 34

한 줄 요약

이 연구는 깊은 VLT/FORS1 다중객체 분광법과 공간 분해 해소를 이용하여, 삼중으로 이미지가 나누어진 활성은하핵(쿼라스) 세 개—SDSS J1138+0314 (z=0.445), SDSS J1226-0006 (z=0.517), SDSS J1335+0118 (z=0.440)—에서 렌즈 성간의 첫 직접 적으로 측정된 적색편이를 제시한다. 동시에 PSF 및 밝기 보정 별을 포함하는 새로운 관측 전략이 적용되어 정확한 스펙트럼 추출이 가능해졌으며, 이는 이전에 측정된 네 개의 적색편이를 확인하고, HE 0230-2130에서 z=0.526인 두 번째 렌즈 성간을 [OII] 선이 뚜렷하게 나타나는 특성으로 탐지하는 데 기여하였다.

ABSTRACT

Aims: We measure the redshift of the lensing galaxy in eight gravitationally lensed quasars in view of determining the Hubble parameter H_0 from the time delay method. Methods: Deep VLT/FORS1 spectra of lensed quasars are spatially deconvolved in order to separate the spectrum of the lensing galaxies from the glare of the much brighter quasar images. A new observing strategy is devised. It involves observations in Multi-Object-Spectroscopy (MOS) which allows the simultaneous observation of the target and of several PSF and flux calibration stars. The advantage of this method over traditional long-slit observations is a much more reliable extraction and flux calibration of the spectra. Results: For the first time we measure the redshift of the lensing galaxy in three multiply-imaged quasars: SDSS J1138+0314 (z=0.445), SDSS J1226-0006 (z=0.517), SDSS J1335+0118 (z=0.440), and we give a tentative estimate of the redshift of the lensing galaxy in Q 1355-2257 (z=0.701). We confirm four previously measured redshifts: HE 0047-1756 (z=0.407), HE 0230-2130 (z=0.523), HE 0435-1223 (z=0.454) and WFI J2033-4723 (z=0.661). In addition, we determine the redshift of the second lensing galaxy in HE 0230-2130 (z=0.526). The spectra of all lens galaxies are typical for early-type galaxies, except for the second lensing galaxy in HE 0230-2130 which displays prominent [OII] emission.

연구 동기 및 목표

• 시간 지연 방법을 통한 허블 상수(H₀) 측정을 가능하게 하기 위해, 여덟 개의 중력 렌즈 쿼라스에서 렌즈 성간의 적색편이를 결정하는 것.
• 伝통적인 장선 분광법에서 쿼라스의 강한 빛에 의한 렌즈 성간 스펙트럼 오염 문제를 해결하는 것.
• 정확한 스펙트럼 분해를 위해 동시에 PSF 및 밝기 보정 별을 포함하는 강력한 다중객체 분광법(MOS) 전략을 개발하고 적용하는 것.
• 특히-dust 함량과 항성 집단 특성을 포함한 렌즈 성간의 형태학적 및 스펙트럼적 성질을 조사하는 것.
• 이전에 측정된 렌즈 적색편이를 확인하거나 수정하고, 복잡한 시스템에서 다중 렌즈 성간 성분을 탐지하는 것.

제안 방법

• 심층 VLT/FORS1 다중객체 분광법(MOS)을 사용하여 렌즈 쿼라스를 관측함으로써, 대상과 동시에 PSF 보정 별을 획득할 수 있도록 하였다.
• 독립적으로 측정된 PSF 스펙트럼을 이용하여 공간 분해 해소를 적용하여 쿼라스 이미지의 밝기로 인한 렌즈 성간 스펙트럼을 분리하였다.
• PSF 별이 없는 장선 데이터에 대해 이중 단계의 반복적 분해 해소 과정을 적용하여 스펙트럼의 정밀도와 밝기 보정을 향상시켰다.
• 발광선 및 흡수선 피팅을 통해 적색편이를 측정하였으며, [OII], Ca II H&K, G-band, Hθ, Hη 선을 포함하였다.
• 다양한 고립된 별들을 기준 PSF로 사용하여 스펙트럼 밝기 보정을 향상시켜, 마이크로렌즈 효과에 의한 스펙트럼 차이에 의한 편향을 최소화하였다.
• 쿼라스 이미지 간의 스펙트럼 유사성에 대한 가정을 피하여 연속 스펙트럼 기울기 및 먼지 함량 추론 시 체계적 오차를 감소시켰다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDSS J1138+0314의 렌즈 성간 적색편이는 얼마이며, 이는 이전 추정과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 동시 PSF 별을 포함하는 새로운 MOS 기반 관측 전략이 전통적인 장선 방법에 비해 스펙트럼 분해 해소 및 밝기 보정을 얼마나 향상시키는가?
• RQ3 HE 0230-2130 시스템에 다중 렌즈 성간이 존재하는 증거가 있는가? 그들의 적색편이와 스펙트럼 특성은 무엇인가?
• RQ4 이 샘플의 렌즈 성간들은 먼지 흡수의 징후를 보이며, 일반적인 초기형 성간 스펙트럼과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 HE 0230-2130의 두 번째 렌즈 성간에서 관측된 [OII] 발광선의 의미는 무엇이며, 그 성질에 대해 어떤 시사점을 갖는가?

주요 결과

• SDSS J1138+0314의 렌즈 성간 적색편이는 z = 0.445 ± 0.001로 측정되었으며, 이는 이 시스템에 대해 처음으로 직접 측정된 결과이다.
• SDSS J1226-0006의 렌즈 성간 적색편이는 z = 0.517 ± 0.001로 측정되었으며, 이는 초기형 성간의 형태와 먼지 부재를 확인한다.
• SDSS J1335+0118의 렌즈 성간 적색편이는 z = 0.440 ± 0.001로 측정되었으며, 초기형 성간 스펙트럼과 일치한다.
• 약한 발광 특징에 기반하여 Q 1355-2257의 렌즈 성간에 대해 잠정적인 적색편이 z = 0.701 ± 0.002를 보고하였다.
• HE 0230-2130의 두 번째 렌즈 성간은 z = 0.526 ± 0.002로 확인되었으며, 강력한 [OII] 발광과 주된 렌즈에서 900 ± 450 km s⁻¹의 속도 이동을 보였다.
• 모든 렌즈 성간에서 유의미한 먼지 흡수는 관측되지 않았으며, HE 0230-2130의 G2 이외의 모든 스펙트럼은 일반적인 초기형 성간 스펙트럼과 유사하다.