[论文解读] 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 Sluse+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 68被引用 23

一句话总结

本研究将迭代多组分去卷积（ISMCS）方法应用于哈勃空间望远镜近红外波段拍摄的七个引力透镜化类星体的图像，实现了对透镜图像和透镜星系的1–2毫角秒相对天体测量精度。结果表明，仅有一个四重像类星体（SDSS J1138+0314）能被简单质量模型良好拟合，其余类星体则需要复杂结构或外部剪切，暗示可能存在亚结构或环境扰动。

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.

研究动机与目标

• 利用高分辨率哈勃空间望远镜数据，提高透镜化类星体图像与透镜星系光分布的天体测量精度。
• 检验简单质量模型（等温与de Vaucouleurs模型）在重现观测到的像构型方面的表现。
• 探究四重像类星体中偏差的存在是否表明存在亚结构或环境扰动。
• 评估天体测量精度对时延法测量哈勃常数的影响。
• 识别外部剪切或附近星系可能解释模型失败的情况。

提出的方法

• 将迭代多组分去卷积（ISMCS）方法应用于哈勃/NIC2近红外图像，以分离点状类星体像与类爱因斯坦环等延伸的透镜结构。
• 采用最先进的透镜建模技术，引入剪切项以考虑外部质量影响。
• 使用等温和de Vaucouleurs分布对透镜质量分布进行建模，以检验拟合质量。
• 利用卡方减少统计量，对模型预测与观测像位置进行定量比较。
• 通过评估像位置残差，检测系统性偏差，以判断是否存在亚结构或扰动。
• 将高精度相对天体测量（1–2 mas）作为未来时延与H₀测量的输入。

实验结果

研究问题

• RQ1 简单质量模型（等温和de Vaucouleurs模型）能否准确重现七个引力透镜化类星体的观测像构型？
• RQ2 外部剪切与附近星系在多大程度上可解释四重像系统中模型的失败？
• RQ3 透镜像位置是否存在可检测的天体测量扰动，提示透镜星系中存在亚结构？
• RQ4 1–2毫角秒的相对天体测量精度如何影响时延与哈勃常数测量的可靠性？
• RQ5 在RX J1131-1231与WFI J2026-4536等系统中，像位置异常具有何种意义？它们是否可能由焦散几何或亚结构引起？

主要发现

• ISMCS去卷积方法实现了对透镜像与透镜星系1–2毫角秒的相对天体测量精度，显著提升了对像位置的约束。
• 首次在HE 0047-1756与SDSS J1138+0314中探测到部分爱因斯坦环，并在RX J1131-1231中得到确认，表明存在延伸的透镜光结构。
• 仅SDSS J1138+0314能被简单质量模型良好拟合；RX J1131-1231与WFI J2026-4536需要复杂模型，暗示存在未被建模的扰动。
• SDSS J1155+6346需要异常高的外部剪切（γ = 0.392–0.453），表明视场外可能存在未被探测到的星系群或星系团。
• SDSS J1226-0006的较大剪切（γ = 0.1）很可能是由于主透镜附近存在一颗距离3.4"的星系所致。
• RX J1131-1231与WFI J2026-4536的像位置残差与简单模型不一致，表明最可能的解释是存在亚结构或环境效应。