[论文解读] Optical spectroscopy of BL Lacertae objects. Broad lines, companion galaxies and redshift lower limits

B. Sbarufatti, R. Falomo+3 more|ArXiv.org|May 18, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 66被引用 29

一句话总结

本研究利用2–4米望远镜对12个BL Lac对象进行了高灵敏度光学光谱观测，以测量红移、检测宽发射线，并识别物理关联的伴星系。研究提出了一种新方法，用于推导无特征光谱的红移下限，结果与成像法估计一致，并显示其宽Hα发射线光度与有辐射的类星体相当。

ABSTRACT

Aims: We present optical spectroscopy of a sample of BL Lac objects, to determine their redshift, to study their broad emission line properties and to characterize their close environment. Methods: Twelve objects were observed using the ESO 3.6m and the NOT 2.5m telescopes, obtaining spectra for the BL Lacs and for nearby sources. Results: For seven objects, nuclear emission lines and/or absorption lines from the host galaxy were detected. In all the four cases where absorption lines were revealed, the host galaxy has been resolved with HST or ground-based imaging. The broad H_alpha luminosities (or their upper limits) of the BL Lacs are similar to those of radio-loud quasars. For two BL Lacs, spectroscopy of close companions indicates that they are at the redshift of the BL Lacs, and therefore physically associated and likely interacting. Five BL Lacs have a featureless spectrum. In these cases, we apply a new technique to derive lower limits for their redshift. which are consistent with lower limits deduced from imaging.

研究动机与目标

• 确定此前无光谱测量的BL Lac对象的准确红移。
• 检测并表征BL Lac光谱中的宽发射线，特别是Hα线，以与类星体群体进行比较。
• 研究附近伴星系的存在性，并评估其与BL Lacs的物理关联性。
• 开发并应用一种新光谱技术，用于推导无特征BL Lac光谱的红移下限。
• 验证光谱法获得的红移估计与成像法结果的一致性。

提出的方法

• 使用ESO 3.6米和NOT 2.5米望远镜对12个BL Lac对象进行高信噪比（S/N）光学光谱观测。
• 采用低分辨率（A, B, N）和中等分辨率（C）观测模式，以检测微弱的吸收线和发射线。
• 应用Sbarufatti等人（2006年）提出的技术，基于未检测到的吸收线的最小可检测等效宽度（EW），计算红移下限。
• 利用哈勃空间望远镜（HST）和地面成像技术解析宿主星系，并通过吸收线确认红移。
• 分析近距离伴星系的光谱，以判断其是否与BL Lac具有相同的红移，从而判断是否存在物理关联。
• 基于测量的等效宽度灵敏度，计算因未检测到宽成分而得到的宽Hα光度上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 此前无光谱测量的12个BL Lac对象的红移是多少？
• RQ2 BL Lac对象是否表现出与有辐射类星体相当光度的宽Hα发射线？
• RQ3 附近伴星系是否与BL Lacs存在物理关联，表现为共享红移？
• RQ4 新光谱技术能否可靠地推导出无特征BL Lac光谱的红移下限？
• RQ5 光谱法获得的红移下限与成像法估计结果如何比较？

主要发现

• 在七个BL Lac对象中，检测到核发射线或宿主星系吸收线，其中四个宿主星系通过HST或地面望远镜成像得以解析。
• BL Lac的宽Hα光度（或上限）与有辐射类星体相当，光度范围为<8×10^39 erg s⁻¹至~7.5×10^41 erg s⁻¹。
• 在PKS 2201+04中，检测到一个等效宽度为13.8 Å的宽Hα成分，对应光度为6.1×10^40 erg s⁻¹。
• 对于1H 0323+022和1ES 1440+122，对附近伴星系的光谱分析证实其红移与BL Lac相同，表明存在物理关联，且可能正在发生相互作用。
• 对于五个无特征的BL Lac对象，新红移下限技术的结果与成像法估计一致，验证了该方法的有效性。
• 对无特征源推导出的红移下限具有鲁棒性，尤其在较暗天体（m_V ≥ 18）中表现更优，此时成像法灵敏度较低。