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

A. Eigenbrod, F. Courbin+4 more|ArXiv.org|Nov 1, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 35被引用 34

一句话总结

本研究通过VLT/FORS1多目标光谱仪的深度观测与空间去卷积技术，首次直接测量了三个多重像类星体中强引力透镜星系的红移——SDSS J1138+0314（z=0.445）、SDSS J1226-0006（z=0.517）和SDSS J1335+0118（z=0.440）。一种创新的观测策略结合了同时获取PSF和通量校准星，实现了精确的光谱提取，验证了此前对四个系统的红移测量，并在HE 0230-2130中检测到第二个透镜星系，其红移为z=0.526，具有显著的[OII]发射线。

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.

研究动机与目标

• 确定八个引力透镜类星体中透镜星系的红移，以通过时延法测量哈勃常数（H₀）。
• 克服传统长缝光谱法中类星体耀斑污染透镜星系光谱的挑战。
• 开发并应用一种稳健的多目标光谱法（MOS）策略，结合同时获取的PSF和通量校准星，以实现精确的光谱去卷积。
• 研究透镜星系的形态与光谱特性，特别是其尘埃含量和恒星种群。
• 确认或修正先前测量的透镜红移，并在复杂系统中探测多个透镜组分。

提出的方法

• 采用深度VLT/FORS1多目标光谱观测（MOS）对透镜类星体进行观测，实现目标源与PSF校准星的同时获取。
• 应用空间去卷积技术，利用独立测量的PSF光谱将透镜星系光谱与类星体图像耀斑分离。
• 对缺乏PSF星的长缝数据采用两步迭代去卷积过程，提升了光谱保真度与通量校准精度。
• 通过发射线与吸收线拟合测量红移，包括[OII]、Ca II H&K、G-带、Hθ和Hη线。
• 通过使用多个孤立恒星作为参考PSF，增强了光谱通量校准，减少了微引力透镜引起的光谱差异带来的偏差。
• 该方法避免了对类星体各像之间光谱相似性的假设，从而降低了在连续谱斜率与尘埃含量推断中的系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 SDSS J1138+0314中透镜星系的红移是多少？与先前估计相比如何？
• RQ2 基于MOS的新型观测策略（结合同时获取的PSF星）是否能相比传统长缝法更有效地提升光谱去卷积与通量校准的性能？
• RQ3 在HE 0230-2130系统中是否存在多个透镜星系的证据？其红移与光谱特性如何？
• RQ4 本样本中的透镜星系是否显示出尘埃消光的迹象？其光谱与典型早型星系相比有何异同？
• RQ5 在HE 0230-2130的第二个透镜星系中，[OII]发射线具有何种意义？其本质暗示了什么？

主要发现

• SDSS J1138+0314中透镜星系的红移被精确测定为z = 0.445 ± 0.001，这是该系统首次获得直接测量结果。
• SDSS J1226-0006中透镜星系的红移为z = 0.517 ± 0.001，证实其为早型星系，且无明显尘埃。
• 对于SDSS J1335+0118，透镜星系的红移为z = 0.440 ± 0.001，与早型星系光谱一致。
• 基于弱发射特征，报告了Q 1355-2257中透镜星系的暂定红移为z = 0.701 ± 0.002。
• 在HE 0230-2130中，第二个透镜星系被确认位于z = 0.526 ± 0.002，表现出强烈的[OII]发射线，且相对于主透镜具有900 ± 450 km s⁻¹的径向速度偏移。
• 在所有透镜星系中均未检测到显著的尘埃消光，除HE 0230-2130中的G2外，其余光谱均符合典型早型星系特征。