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科研人员在星系透镜中发现伴随星系产生的爱因斯坦光弧
2022-09-26 12:13:00| 【 【打印】【关闭】

  引力透镜是探测暗物质分布的有力手段。当前天体物理学天空中的一片乌云就是Λ冷暗物质模型在大尺度结构上取得了成功,但在星系级小尺度结构上其预测了过多的子结构。所以,在对星系级透镜子结构的围猎观测中,产生了一种将宏模型不能完美解释的观测现象尽数归咎于子结构的倾向。CLASS透镜B1152+199是一个双像引力透镜系统,其副象中的喷流弯曲趋势曾被作为局域子结构存在的证据。近期,新疆天文台星系宇宙学组张明副研究员通过分析哈勃空间望远镜(HST)光学-近红外三色图像以及8.4GHz的全球甚长基线干涉(VLBI)射电观测数据,发现并证认了在B1152+199中存在由其伴随星系产生的二次透镜光弧现象,而优化的透镜模型无需额外的子结构就可以解释副像喷流分量的非准直排列。该研究结果近期发表在英国《皇家天文学会月刊》(2022 MNRAS 511 1085)。 

  在之前的HST图像分析中,伴随星系附近隐现的弥散辐射被臆测为星系旋臂的一部分,从而其在透镜宏模型中的作用没有被强调。此次研究中,科研人员通过分析HST搭载的宽场行星相机(WFPC2)和近红外相机(NICMOS)拍摄到的光学到近红外三个波段图像,发现扣除前景星系和背景类星体光度模型后的残图中,一致显现有爱因斯坦光弧,其收敛中心正处于伴随星系的位置。同时,科研人员利用最新的8.4GHz全球VLBI观测成功地解析了副像中对应的喷流分量,其与主像的喷流分量一起构成了对透镜系统的双像-三分量约束,获得了对此透镜系统最强的点源位置和流量约束。科研人员将VLBI点源约束的优化宏模型应用到HST三色图像中,对前景透镜星系和背景类星体的光度模型进一步进行优化,得到了光学和射电观测对透镜模型的一致性优化,可完美地再现爱因斯坦光弧,其来源是背景类星体宿主星系的延展结构,同时也表明了透镜宿主星系的幂律斜率要比等温椭球模型陡峭,而副像中的喷流的微弱弯曲也在模型允许范围之内。 

  该研究表明了在星系级强引力透镜中透镜星系的伴随星系的角色不能被忽略,尤其是伴随星系产生的二次透镜现象,将会帮助我们更深入地理解透镜特征及其宏模型。拥有此类特征的透镜系统将成为下一步深入研究的星系级强透镜对象,继哈勃空间望远镜之后,韦伯空间望远镜(JWST)对此类天体的深度观测将提上日程。

  18.4GHz 全球VLBI高分辨率图像 

  2 哈勃空间望远镜光学-近红外三色图像与透镜模型重建 

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