[论文解读] Gravitationally lensed quasars in Gaia -- IV. 150 new lenses, quasar pairs, and projected quasars

C. Lemon, T. Anguita+9 more|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2022

Astronomy and Astrophysical Research被引用 7

一句话总结

本研究利用Gaia DR2、WISE及地面成像，对150个新的引力透镜类星体、类星体对及投影类星体进行了光谱确认。研究确认了86个透镜类星体，11对分离小于10 kpc的投影类星体对，并揭示了高红移、小分离距离透镜类星体的缺失现象，部分原因可通过需要更深度成像的未分类系统来解释。

ABSTRACT

We report the spectroscopic follow-up of 175 lensed quasar candidates selected using Gaia Data Release 2 observations following Lemon et al. 2019. Systems include 86 confirmed lensed quasars and a further 17 likely lensed quasars based on imaging and/or similar spectra. We also confirm 11 projected quasar pairs and 11 physical quasar pairs, while 25 systems are left as unclassified quasar pairs -- pairs of quasars at the same redshift, which could be either distinct quasars or potential lensed quasars. Especially interesting objects include 8 quadruply imaged quasars of which two have BAL sources, an apparent triple, and a doubly lensed LoBaL quasar. The source redshifts and image separations of these new lenses range between 0.65 - 3.59 and 0.78 - 6.23 arcseconds respectively. We compare the known population of lensed quasars to an updated mock catalogue at image separations between 1 and 4 arcseconds, showing a very good match at z<1.5. At z>1.5, only 47% of the predicted number are known, with 56% of these missing lenses at image separations below 1.5 arcseconds. The missing higher-redshift, small-separation systems will have fainter lensing galaxies, and are partially explained by the unclassified quasar pairs and likely lenses presented in this work, which require deeper imaging. Of the 11 new reported projected quasar pairs, 5 have impact parameters below 10 kpc, almost tripling the number of such systems, which can probe the innermost regions of quasar host galaxies through absorption studies. We also report four new lensed galaxies discovered through our searches, with source redshifts ranging from 0.62 to 2.79.

研究动机与目标

• 解决现有样本中高红移、小分离距离透镜类星体稀缺的问题。
• 通过识别和分类稀有系统（包括透镜类星体和类星体对），提高透镜类星体星表的完整性。
• 表征透镜类星体和类星体对的群体特征，以支持宇宙学和天体物理学研究。
• 评估基于Gaia的筛选方法在减少致密恒星和星系误报方面的效率。
• 识别潜在的透镜系统，其中透镜星系较暗，可能解释高红移透镜类星体的缺失。

提出的方法

• 利用Gaia DR2天体测量数据筛选透镜类星体候选体，并结合WISE和地面光学成像以去除污染源。
• 应用多波段颜色选择与形态分析，以区分透镜类星体与偶然投影及致密星系形成星系。
• 对175个候选体进行光谱后续观测，以确认红移、识别多重像，并将系统分类为透镜类星体、类星体对或未分类系统。
• 利用图像分离和红移分布，将观测到的透镜类星体群体与模拟星表进行比较，评估样本的完整性。
• 通过深度成像中扩展发射的多组分拟合识别透镜星系，确认红移在0.62至2.79之间的源。
• 基于红移、形态和光谱相似性，将系统分类为透镜类星体、物理类星体对、投影类星体对及未分类对。

实验结果

研究问题

• RQ1 Gaia筛选的类星体候选体中，实际为透镜类星体的比例是多少？与模拟星表的预测相比如何？
• RQ2 有多少高红移、小分离距离的透镜类星体尚未被探测到？其中多大比例可由未分类类星体对解释？
• RQ3 新发现的透镜类星体在图像分离和源红移分布上呈现何种特征？
• RQ4 投影类星体对（特别是分离小于10 kpc的）的特性如何约束类星体宿主星系环境？
• RQ5 在z > 1.5且θ < 1.5"的条件下，暗淡透镜星系在高红移透镜类星体缺失群体中扮演何种角色？

主要发现

• 86个透镜类星体通过光谱观测得到确认，源红移范围为0.65至3.59，图像分离度在0.78"至6.23"之间。
• 另有17个系统基于成像和光谱相似性被归类为可能的透镜类星体，显著增加了高置信度透镜系统的总数。
• 确认了11对投影类星体对，其中5对的撞击参数小于10 kpc，使可用于宿主星系吸收研究的此类系统数量几乎翻了三倍。
• 识别出8个四重像类星体，包括两个具有BAL特征的系统和一个明显的三重透镜系统，显著提升了时间延迟测距法的前景。
• 在z > 1.5时，仅47%的预测透镜类星体已被确认，其中56%的缺失系统图像分离度低于1.5"，表明暗淡透镜星系是关键影响因素。
• 发现了4个新的透镜星系，源红移在0.62至2.79之间，扩展了用于星系演化研究的透镜星形成系统样本。