[논문 리뷰] Redshift measurement of the BL-Lac gamma-ray blazar PKS 1424+240

Adrián Rovero, C. Donzelli외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 09. 28.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 12인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 고신호대잡음 광학 스펙트로스코피를 이용해 제미니 노스 망원경을 통해 감마선 블라자르 PKS 1424+240의 적색편이를 은하군 또는 은하단과의 연관성에 의해 규명하고자 한다. 블라자르 자체에서 스펙트럼 선을 검출하지 못했음에도 불구하고, 팀은 특징이 없는 스펙트럼과 일치하는 100 이상의 제트-은하 luminosity 비율을 확인하였으며, 현재 주변 은하들을 분석하여 적색편이를 제약하고 있다. 이는 이전의 적외선 및 감마선 데이터에 기반해 0.6 < z < 1.19 범위 내에 유지된다.

ABSTRACT

PKS 1424+240 is a BL-Lac blazar with unknown redshift detected at high-energy gamma rays by Fermi-LAT with a hard spectrum. It was first detected at very-high-energy by VERITAS and latter confirmed by MAGIC. Attempts to find limits on its redshift include three estimations by modeling gamma-ray observations, and one obtained by analyzing Lyb and Lyg absorption lines observed in the far-UV spectra (from HST/COS) caused by absorbing gas along the line of sight. They allowed to constrain the redshift range to 0:6

연구 동기 및 목표

• 고에너지 감마선 탐지에도 불구하고 아직 알려져 있지 않은 BL-Lac 블라자르 PKS 1424+240의 적색편이를 규명하는 것.
• 블라자르와 연관된 주변 은하군 또는 은하단을 식별함으로써 적색편이 추정의 대체 방법을 시험하는 것.
• 주변 은하의 고신호대잡음 스펙트로스코피를 이용해 PKS 1424+240의 광학 환경을 특성화하는 것.
• PKS 1424+240의 특징이 없는 스펙트럼이 높은 제트-은하 luminosity 비율과 일치하는지 평가하는 것.
• 가장 먼 알려진 VHE 블라자르 중 하나의 적색편이를 제약함으로써, 갈actic 외 매우 높은 에너지 감마선 소스에 대한 이해를 기여하는 것.

제안 방법

• 제미니 노스의 제미니 다중객체 스펙트로그래프(GMOS)를 이용해 PKS 1424+240 및 주변 30개 천체의 고신호대잡음(S/N ≈ 300 at 5500 Å) 광학 스펙트럼을 확보하였다.
• PKS 1424+240 중심의 다중슬릿 마스크를 사용하여 동시에 여러 현장 은하를 관측하였으며, 5×5 arcmin²의 시야와 0.146 arcsec/pixel 해상도를 확보하였다.
• PKS 1424+240의 광학 스펙트럼을 2800–6800 Å 범위 내에서 z = 0.0에서 1.5까지의 적색편이에 대해 발광 또는 흡수선이 있는지 분석하였다.
• 기타 알려진 선들(예: Na I, O2)과 비교하여 갤럭시계 또는 대기성 기원을 배제하였다.
• z > 0.6를 가정하여 블라자르의 r′ magnitude(14.56)와 일반적인 주변 은하의 절대 등급(MR ≈ -23)을 사용해 제트-은하 luminosity 비율을 추정하였다.
• 주변 은하 30개의 적색편이를 분석하여 은하군 또는 은하단 연관성을 탐색하였다. 이 중 세 개는 SDSS 스펙트럼 측정치를 통해 적색편이가 확인되었으며, 각각 z = 0.1195, 0.1212, 0.4688이다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BL-Lac 블라자르 PKS 1424+240의 적색편이는 주변 은하의 특징을 스펙트럼적으로 식별함으로써 규명될 수 있는가?
• RQ2 PKS 1424+240의 특징이 없는 광학 스펙트럼은 모델이 예측한 바와 같이 높은 제트-은하 luminosity 비율과 일치하는가?
• RQ3 주변 은하의 적색편이를 기반으로 PKS 1424+240이 은하군 또는 은하단과 연관될 수 있는가?
• RQ4 PKS 1424+240의 관측된 광학 스펙트럼은 기대되는 적색편이에서 흡수 또는 발광선을 보이는가?
• RQ5 0.6 < z < 1.19의 적색편이 범위는 매우 높은 에너지 감마선 블라자르인 PKS 1424+240의 맥락에서 어떤 의미를 갖는가?

주요 결과

• PKS 1424+240의 스펙트럼에서 2800–6800 Å 범위 내에서 뚜렷한 흡수 또는 발광선이 확인되지 않아 적색편이를 결정할 수 없었다.
• PKS 1424+240의 광학 스펙트럼에는 유일하게 갤럭시계 및 대기성 흡수선(예: Na I, O2)만 존재하여 블라자르의 내재된 특징이 없음을 확인하였다.
• PKS 1424+240의 제트-은하 luminosity 비율은 100 이상으로 추정되며, 이는 스펙트럼의 특징이 없는 성격과 일치한다.
• 관측한 30개의 현장 은하 중 세 개는 SDSS 카탈로그에서 스펙트럼 적색편이가 확인되었으며, 각각 z = 0.1195, 0.1212, 0.4688이다.
• 블라자르의 환경은 은하군 또는 은하단 연관성을 분석하여 간접적으로 적색편이를 제약하고 있다.
• PKS 1424+240의 적색편이는 아직 불확실하지만, 이전의 적외선 및 감마선 관측 자료에 기반해 0.6 < z < 1.19 범위 내로 제약되어 있다.