[논문 리뷰] Optical spectroscopy of BL Lacertae objects. Broad lines, companion galaxies and redshift lower limits

B. Sbarufatti, R. Falomo외 3명|ArXiv.org|2006. 05. 18.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 66인용 수 29

한 줄 요약

이 연구는 2–4m 천체망원경를 사용하여 12개의 BL Lac 물체에 대한 고감도 광학 스펙트로스코피를 수행하여 적색이동을 측정하고, 넓은 발광선을 탐지하며, 물리적으로 관련된 동반 성간을 확인한다. 또한 특징이 없는 스펙트럼에 대해 적색이동 하한을 유도하는 새로운 방법을 제안하며, 이는 영상 기반 추정과 일관되며, 라디오-강한 활성 은하핵과 유사한 넓은 Hα 발광 세기를 보여준다.

ABSTRACT

Aims: We present optical spectroscopy of a sample of BL Lac objects, to determine their redshift, to study their broad emission line properties and to characterize their close environment. Methods: Twelve objects were observed using the ESO 3.6m and the NOT 2.5m telescopes, obtaining spectra for the BL Lacs and for nearby sources. Results: For seven objects, nuclear emission lines and/or absorption lines from the host galaxy were detected. In all the four cases where absorption lines were revealed, the host galaxy has been resolved with HST or ground-based imaging. The broad H_alpha luminosities (or their upper limits) of the BL Lacs are similar to those of radio-loud quasars. For two BL Lacs, spectroscopy of close companions indicates that they are at the redshift of the BL Lacs, and therefore physically associated and likely interacting. Five BL Lacs have a featureless spectrum. In these cases, we apply a new technique to derive lower limits for their redshift. which are consistent with lower limits deduced from imaging.

연구 동기 및 목표

• 이전에 스펙트로스코픽 측정이 없는 BL Lac 물체의 정확한 적색이동을 결정하기 위해.
• BL Lac 스펙트럼에서 넓은 발광선, 특히 Hα를 탐지하고 특성화하여 활성 은하핵과의 비교를 위해.
• 근처 동반 성간의 존재를 조사하고, BL Lacs와의 물리적 연관성을 평가하기 위해.
• 특징이 없는 BL Lac 스펙트럼에 대해 적색이동 하한을 유도하는 새로운 스펙트럼 기법을 개발하고 적용하기 위해.
• 스펙트로스코피로부터의 적색이동 추정치가 영상 기반 기법으로부터의 추정치와 일관된지 검증하기 위해.

제안 방법

• ESO 3.6m 및 NOT 2.5m 천체망원경를 사용하여 12개의 BL Lac 물체에 대해 고 신호 대 잡음비(S/N) 광학 스펙트로스코피를 수행하였다.
• 약한 흡수선 및 발광선을 탐지하기 위해 저해상도(A, B, N) 및 중해상도(C) 설정을 활용하였다.
• Sbarufatti 등(2006)의 기법을 적용하여, 탐지되지 않은 흡수선의 최소 탐지 가능한 등가폭(EW) 기반으로 적색이동 하한을 계산하였다.
• 우주망원경(HST) 및 지상 영상 관측을 통해 주성간을 해상하고, 흡수선으로부터의 적색이동을 확인하였다.
• 근처 동반 성간의 스펙트럼을 분석하여 BL Lac과 동일한 적색이동을 가지는지 확인함으로써 물리적 연관성을 평가하였다.
• 측정된 EW 감도를 사용하여 넓은 성분의 비탐지로부터 넓은 Hα 발광 세기 상한을 계산하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이전에 스펙트로스코픽 측정이 없는 12개의 BL Lac 물체의 적색이동은 무엇인가?
• RQ2 BL Lac 물체는 라디오-강한 활성 은하핵과 유사한 발광 세기를 가진 넓은 Hα 발광선을 나타내는가?
• RQ3 근처의 동반 성간은 공통된 적색이동을 통해 BL Lacs와 물리적으로 연관되어 있는가?
• RQ4 새로운 스펙트럼 기법은 특징이 없는 BL Lac 스펙트럼에 대해 적색이동 하한을 신뢰성 있게 유도할 수 있는가?
• RQ5 스펙트로스코피로부터 유도된 적색이동 하한은 영상 기반 추정과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 일곱 개의 BL Lacs에서 핵의 발광선 또는 주성간 흡수선이 탐지되었으며, 네 개의 주성간은 HST 또는 지상 기반 영상으로 해상되었다.
• BL Lacs의 넓은 Hα 발광 세기(또는 상한)는 라디오-강한 활성 은하핵과 유사하며, 발광 세기는 <8×10^39 erg s⁻¹에서 ~7.5×10^41 erg s⁻¹의 범위를 가진다.
• PKS 2201+04에서 EW = 13.8 Å인 넓은 Hα 성분이 탐지되었으며, 이는 6.1×10^40 erg s⁻¹의 발광 세력과 대응한다.
• 1H 0323+022 및 1ES 1440+122에서 근처 동반 성간의 스펙트럼 분석을 통해 BL Lacs와 동일한 적색이동을 확인하였으며, 이는 물리적 연관성과 가능성이 있는 상호작용을 시사한다.
• 다섯 개의 특징이 없는 BL Lacs에 대해 새로운 적색이동 하한 기법이 영상 기반 추정과 일치하는 결과를 도출하였으며, 이는 기법의 타당성을 검증한다.
• 특징이 없는 소스에 대한 유도된 적색이동 하한은 견고하며, 특히 이미지 기반 기법이 감도가 낮은 경우(예: m_V ≥ 18)에 효과적이다.