[论文解读] Multi-wavelength study of the gravitational lens system RXS J1131-1231: III. Long slit spectroscopy: micro-lensing probes the QSO structure

Dominique Sluse, Jean-François Claeskens+2 more|ArXiv.org|Mar 1, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 44被引用 49

一句话总结

本研究利用引力透镜类星体 RXS J1131-1231 的长缝光谱，通过微透镜效应探测其宽线区（BLR）和发射线区的结构。通过分析透镜化像之间的差分放大的特性，发现 Mg II 发射线的非常宽成分起源于一个紧凑区域（约 1000 个史瓦西半径），而 Fe II 发射主要产生于宽线区外侧，且在 4630–4800 Å 波段存在一个紧凑成分。[O III] 窄线区被空间分辨，表明其最小尺寸约为 ~110h⁻¹ pc。

ABSTRACT

(ABRIDGED) Aims: We discuss and characterize micro-lensing among the 3 brightest lensed images (A-B-C) of the gravitational lens system RXS J1131-1231 (a quadruply imaged AGN) by means of long slit optical and NIR spectroscopy. Qualitative constraints on the size of different emission regions are derived. Methods: We decompose the spectra into their individual emission components using a multi-component fitting approach. A complementary decomposition of the spectra enables us to isolate the macro-lensed fraction of the spectra independently of any spectral modelling. Results: -1. The data support micro-lensing de-amplification of images A and C. Not only is the continuum emission microlensed in those images but also a fraction of the Broad Line emitting Region (BLR).-2. Micro-lensing of a very broad component of MgII emission line suggests that the corresponding emission occurs in a region more compact than the other components of the emission line. -3. We find evidence that a large fraction of the FeII emission arises in the outer parts of the BLR. We also find very compact emitting region in the ranges 3080-3540 A and 4630-4800 A that is likely associated with FeII. -4. The OIII narrow emission line regions are partly spatially resolved. This enables us to put a lower limit of 110h^{-1} pc on their intrinsic size. -5. Analysis of MgII absorption found in the spectra indicates that the absorbing medium is intrinsic to the quasar, has a covering factor of 20%, and is constituted of small clouds homogeneously distributed in front of the continuum and BLRs. -6. Two neighbour galaxies are detected at redshifts z=0.10 and z=0.289. These galaxies are possible members of galaxy groups reported at those redshifts.

研究动机与目标

• 利用微透镜作为探测手段，研究引力透镜类星体 RXS J1131-1231 宽线区（BLR）和发射线区的空间结构。
• 通过分析透镜化像之间差分微透镜效应，确定不同发射成分（如 Mg II、Fe II、巴尔默线、[O III]）的大小和运动学特性。
• 通过研究吸收体的微透镜行为，约束类星体中内在吸收体的几何形状和覆盖因子。
• 通过微透镜引起的流量变化，评估窄发射线区（NLRs）的空间范围。
• 通过比较其光谱成分的微透镜特征，确定 Fe II 发射的起源。

提出的方法

• 在光学和近红外波段获取长缝光谱，覆盖静止 frame 下 2400–6900 Å 的波段，以解析透镜化像中各光谱成分。
• 采用多组分光谱拟合方法，分解连续谱、宽发射线（如 Hβ、Mg II）、Fe II 混合线以及窄线（如 [O III]、[Ne V]）。
• 通过一种互补的分解方法，独立于光谱建模分离出宏观透镜成分，从而实现微透镜效应的清晰分离。
• 通过比较三个最亮像（A、B、C）之间发射线与连续谱的流量比，识别微透镜特征，其中像 D 用作参考。
• 通过差分微透镜的程度推断发射区的大小：更紧凑的区域表现出更强的放大差异。
• 利用 Mg II 吸收双峰的差分微透镜效应，估算吸收云的覆盖因子和空间分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 Mg II 宽发射线区的空间范围是多少？其非常宽成分是否起源于一个紧凑区域？
• RQ2 Fe II 发射主要产生于宽线区的内侧还是外侧？
• RQ3 微透镜能否分辨 [O III] 窄发射线区的空间结构？其最小本征尺寸是多少？
• RQ4 类星体中的吸收介质是否为内在的？其在宽线区和连续谱源上是否均匀分布？
• RQ5 宽发射线的不同成分（如巴尔默线与 Mg II）是否来自相同的运动学结构？

主要发现

• Mg II 发射线的非常宽成分在像 A 和 C 中表现出微透镜效应，表明其起源于大小约为 1000 个史瓦西半径的紧凑区域。
• Fe II 发射的显著部分产生于宽线区外侧，同时在本征系 4630–4800 Å 范围内识别出一个紧凑的 Fe II 成分。
• 在 3080–3540 Å 波段的微透镜伪连续谱发射很可能与 Fe II 发射相关，表明该成分具有紧凑起源。
• [O III] λλ4959,5007 窄发射线区被空间分辨，为其本征尺寸提供了 ~110h⁻¹ pc 的下限。
• Mg II 吸收双峰为类星体的内在成分，覆盖因子约为 20%，其均匀的微透镜响应表明吸收云的空间分布均匀且光学深度一致。
• 宽线区的差分微透镜效应证实，发射区的大小与发射线成分的全宽半高（FWHM）呈负相关。