[论文解读] Redshift measurement of the BL-Lac gamma-ray blazar PKS 1424+240

Adrián Rovero, C. Donzelli+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2015

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 12被引用 3

一句话总结

本研究利用双子座北望远镜对伽马射线耀变体PKS 1424+240进行了高信噪比光学光谱观测，通过与星系群或星系团的关联来确定其红移。尽管未在耀变体本身检测到光谱线，研究团队识别出其喷流-星系光度比大于100，与特征缺失的光谱一致，并正在分析周围星系以约束红移，其范围仍为0.6 < z < 1.19，依据是先前的红外-UV和伽马射线数据。

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

研究动机与目标

• 确定BL-Lac型耀变体PKS 1424+240的红移，尽管其在高能伽马射线波段已被探测到，但其红移仍未知。
• 通过识别与耀变体相关的宿主星系群或星系团，测试一种替代红移估计方法。
• 利用周围星系的高信噪比光谱，表征PKS 1424+240的光学环境。
• 评估PKS 1424+240的特征缺失光谱是否与高喷流-星系光度比一致。
• 通过约束目前已知最遥远的VHE耀变体之一的红移，为理解河外甚高能伽马射线源做出贡献。

提出的方法

• 利用双子座北望远镜上的GMOS多目标光谱仪，获取了PKS 1424+240及其周围30个天体的高信噪比（S/N ≈ 300，波长5500 Å）光学光谱。
• 采用以PKS 1424+240为中心的多狭缝掩模，同时观测多个场星星系，视场为5×5 arcmin²，像素尺度为0.146 arcsec/pixel。
• 在红移z = 0.0至1.5范围内，分析PKS 1424+240的光学光谱，检查2800–6800 Å波段内是否存在发射线或吸收线。
• 将观测到的光谱特征与已知谱线（如Na I、O2）进行比对，以排除银河系或地基大气的起源。
• 基于z > 0.6的假设，利用耀变体的r′星等（14.56）和典型宿主星系绝对星等（MR ≈ -23），估算喷流-星系光度比。
• 通过分析30个场星星系的红移，包括三个来自SDSS光谱测量的星系（z = 0.1195、0.1212、0.4688），搜索星系群或星系团的关联。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过识别宿主星系特征的光谱红移来确定BL-Lac型耀变体PKS 1424+240的红移？
• RQ2 PKS 1424+240的特征缺失光学光谱是否与模型预测的高喷流-星系光度比一致？
• RQ3 能否基于周围星系的红移，将PKS 1424+240与星系群或星系团关联？
• RQ4 PKS 1424+240的观测光学光谱在预期红移处是否显示出任何吸收线或发射线的证据？
• RQ5 在甚高能伽马射线耀变体的背景下，红移范围0.6 < z < 1.19对PKS 1424+240具有何种意义？

主要发现

• 未能为PKS 1424+240确定光谱红移，因为在2800–6800 Å波段内未识别出耀变体本身的显著吸收线或发射线。
• PKS 1424+240的光学光谱仅包含银河系和地基大气吸收线（如Na I、O2），证实了耀变体本身无内在光谱特征。
• 估算得到PKS 1424+240的喷流-星系光度比大于100，与光谱的特征缺失特性一致。
• 在观测的30个场星星系中，有三个来自SDSS星表的光谱红移：z = 0.1195、0.1212和0.4688。
• 正在对耀变体的环境进行分析，以寻找可能的星系群或星系团关联，从而间接约束其红移。
• PKS 1424+240的红移仍不确定，但先前的红外-UV和伽马射线观测已将其约束在0.6 < z < 1.19范围内。