[논문 리뷰] COSMOGRAIL: the COSmological MOnitoring of GRAvItational Lenses VIII. Deconvolution of high resolution near-IR images and simple mass models for 7 gravitationally lensed quasars

V. Chantry, Dominique Sluse외 1명|arXiv (Cornell University)|2010. 07. 19.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 68인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 허블 우주望遠鏡의 적외선 영상에 대해 반복적 다성분 분해(ISMCS)를 적용하여 일곱 개의 중력 렌즈 효과를 받은 활성은하핵을 분석하였으며, 렌즈 이미지와 렌즈 성간 물체에 대해 상대적 천체역학 정밀도가 1–2 마이크로초각도 수준으로 향상되었다. 단일한 질량 모형이 잘 맞는 경우는 SDSS J1138+0314 한 개뿐이며, 나머지 경우는 복잡한 구조나 외부 전단이 필요하다는 점에서 잠재적인 하위구조나 환경에 의한 교란이 존재할 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

We apply the iterative MCS deconvolution method (ISMCS) to near-IR HST archives data of seven gravitationally lensed quasars currently monitored by the COSMOGRAIL collaboration: HE 0047-1756, RX J1131-1231, SDSS J1138+0314, SDSS J1155+6346, SDSS J1226-0006, WFI J2026-4536 and HS 2209+1914. In doing so, we obtain relative positions for the lensed images and shape parameters for the light distribution of the lensing galaxy in each system. The lensed image positions are derived with 1-2 mas accuracy. To predict time delays and to test the ability of simple mass models to reproduce the observed configuration, isothermal and de Vaucouleurs mass models are calculated for the whole sample using state-of-the-art modeling techniques. The effect of the lens environment on the lens mass models is taken into account with a shear term. Doubly imaged quasars are equally well fitted by each of these models. A large amount of shear is necessary to reproduce SDSS J1155+6346 and SDSS J1226-006. In the latter case, we identify a nearby galaxy as the dominant source of shear. The quadruply imaged quasar SDSS J1138+0314 is well reproduced by simple lens models, which is not the case for the two other quads, RX J1131-1231 and WFI J2026-4536. This might be the signature of astrometric perturbations due to massive substructures in the lensing galaxy unaccounted for by the models. Other possible explanations are also presented.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 HST 데이터를 활용하여 렌즈 효과를 받은 활성은하핵 이미지 및 렌즈 성간 물체의 빛 분포에 대한 천체측위 정밀도를 향상시키기 위해.
• 단순 질량 모형(등온 및 de Vaucouleurs)이 관측된 이미지 구성의 재현 능력을 시험하기 위해.
• 4중 이미지 시스템에서의 불일치가 하위구조나 환경적 교란의 존재를 시사하는지 조사하기 위해.
• 천체측위 정밀도가 시간지연 기반 허블 상수 측정에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 외부 전단 또는 가까운 은하가 모형 실패를 설명할 수 있는 경우를 식별하기 위해.

제안 방법

• HST/NIC2 적외선 영상에 대해 반복적 다성분 분해(ISMCS) 방법을 적용하여 점원형 활성은하핵 이미지와 에이스틴 링과 같은 확장된 렌즈 구조를 분리하기 위해.
• 외부 질량 영향을 고려하기 위해 전단 항을 포함한 최신 렌즈 모델링 기법을 사용하기 위해.
• 등온 및 de Vaucouleurs 프로파일을 사용하여 렌즈 질량 분포를 모델링하여 적합도를 시험하기 위해.
• 감소된 카이제곱 통계량을 사용하여 모형 예측값과 관측된 이미지 위치를 정량적으로 비교하기 위해.
• 이미지 위치 잔차를 평가하여 하위구조나 교란을 시사하는 체계적인 편차를 탐지하기 위해.
• 향후 시간지연 및 H₀ 측정에 사용하기 위해 고정밀 상대 천체측위(1–2 마이크로초각도)를 입력 자료로 사용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 단순 질량 모형(등온 및 de Vaucouleurs)이 일곱 개의 중력 렌즈 효과를 받은 활성은하핵의 관측된 이미지 구성의 정확한 재현이 가능한가?
• RQ2 외부 전단과 가까운 은하가 4중 이미지 시스템에서의 모형 실패를 어느 정도 설명할 수 있는가?
• RQ3 렌즈 성간 물체의 이미지 위치에 대해 감지 가능한 천체측위 교란이 존재하여 하위구조의 존재를 시사하는가?
• RQ4 1–2 마이크로초각도의 상대 천체측위 정밀도가 시간지연 및 허블 상수 측정의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 RX J1131-1231 및 WFI J2026-4536 시스템에서 이미지 위치 이상 현상의 의미는 무엇이며, 이는 카우스틱 기하학적 특성 또는 하위구조 때문일 수 있는가?

주요 결과

• ISMCS 분해 방법을 통해 렌즈 이미지 및 렌즈 성간 물체에 대해 1–2 마이크로초각도 수준의 상대 천체측위 정밀도를 달성하였으며, 이미지 위치 제약 조건이 크게 향상되었다.
• HE 0047-1756 및 SDSS J1138+0314에서 부분적인 에이스틴 링이 최초로 탐지되었고, RX J1131-1231에서는 확인되었으며, 이는 확장된 렌즈된 빛의 구조를 시사한다.
• 단일 질량 모형에 잘 맞는 경우는 SDSS J1138+0314 한 곳뿐이며, RX J1131-1231 및 WFI J2026-4536는 복잡한 모형이 필요하여 계산되지 않은 교란이 존재할 가능성을 시사한다.
• SDSS J1155+6346는 이국적인 높은 외부 전단(γ = 0.392–0.453)이 필요하며, 이는 시야 외부에 존재할 수 있는 보이지 않는 군집 또는 은하단의 존재를 시사한다.
• SDSS J1226-0006의 큰 전단(γ = 0.1)은 메인 렌즈 물체에서 3.4" 떨어진 근처 은하의 영향일 가능성이 높다.
• RX J1131-1231 및 WFI J2026-4536에서의 이미지 위치 잔차는 단순 모형과 일치하지 않으며, 하위구조나 환경적 영향이 가장 타당한 설명으로 여겨진다.