Starke Gravitationslinsenwirkung durch AGNs als Sonde für den Quasar

Nature Astronomy (2023)Diesen Artikel zitieren

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Die engen Korrelationen zwischen der Masse supermassereicher Schwarzer Löcher und den Leuchtkräften, Sternmassen und Geschwindigkeitsdispersionen ihrer Muttergalaxien werden oft als Zeichen ihrer Koevolution interpretiert. Die Untersuchung dieser Korrelationen über die Rotverschiebung hinweg liefert einen aussagekräftigen Einblick in den Entwicklungspfad des Quasars und seiner Muttergalaxie. Während die Masse des Schwarzen Lochs anhand von Spektren einzelner Epochen zugänglich ist, ist die Messung der Masse seiner Muttergalaxie eine Herausforderung, da der aktive Kern seine Wirtsgalaxie weitgehend überstrahlt. Hier präsentieren wir eine Technik zur Untersuchung der Quasar-Wirt-Beziehungen außerhalb des lokalen Universums mit starkem Gravitationslinseneffekt, wodurch die Verwendung von Sternpopulationsmodellen oder Geschwindigkeitsdispersionsmessungen überflüssig wird, die beide anfällig für Entartungen sind. Wir untersuchen im Detail einen der drei bekannten Fälle starker Linsenwirkung durch einen Quasar, um die Masse seines Wirts genau zu messen und auf eine Gesamtlinsenmasse innerhalb des Einstein-Radius zu schließen. Die Linsenmessung ist präziser als jede andere alternative Technik und kompatibel mit der lokalen Skalierungsbeziehung zwischen der Masse des Schwarzen Lochs und der Sternmasse. Die Stichprobe solcher Quasar-Galaxie- oder Quasar-Quasar-Linsensysteme sollte mit Euclid und dem Rubin-Large Synoptic Survey Telescope einige Hundert erreichen, was die Anwendung einer solchen Methode mit statistisch signifikanten Stichprobengrößen ermöglicht.

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Die HST-Bilder, die diese Arbeit unterstützen, sind im Hubble Legacy Archive (https://hla.stsci.edu/) öffentlich verfügbar. Unsere reduzierten Keck- und SDSS-Spektren sind auf Zenodo verfügbar (https://doi.org/10.5281/zenodo.7806468).

Der Linsenmodellierungscode Lenstronomy und die Quellenrekonstruktionssoftware SLITronomy sind unter https://github.com/sibirrer/lenstronomy und https://github.com/aymgal/SLITronomy frei zugänglich. Sternmassen wurden mithilfe des öffentlichen Python-Pakets GSF (https://github.com/mtakahiro/gsf) geschätzt. Die HST-PSF wurde mit AstroObjectAnalyser rekonstruiert, der unter https://github.com/sibirrer/AstroObjectAnalyser öffentlich verfügbar ist. Spektren wurden mit pyQSOfit angepasst, das auch unter https://github.com/legolason/PyQSOFit öffentlich verfügbar ist.

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MM dankt dem Schweizerischen Nationalfonds (SNF) für die Unterstützung im Rahmen der Förderung P500PT_203114. MM, FC und AG werden vom Europäischen Forschungsrat (ERC) im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union (COSMICLENS: Fördervereinbarung Nr. 787886) und vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) im Rahmen des Förderprogramms 200020_200463 unterstützt. XD wird durch JSPS KAKENHI Grant No. unterstützt. JP22K14071.

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Malte Tewes

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SG Djorgovski

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MM führte die Analyse durch. AG hat den Quellenrekonstruktionsalgorithmus SLITronomy entwickelt. MM und FC haben das Manuskript geschrieben. XD hat die Sternenpopulationsanalyse durchgeführt. DS hat die Masse des Schwarzen Lochs gemessen. Alle anderen Co-Autoren beteiligten sich aktiv an den Diskussionen, an der HST-Datenerfassung und am Entdeckungsprozess von SDSS J0919 + 2720.

Korrespondenz mit Martin Millon.

Die Autoren erklären kein konkurrierendes Interesse.

Nature Astronomy dankt den anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Millon, M., Courbin, F., Galan, A. et al. Starke Gravitationslinsenwirkung durch AGNs als Untersuchung der Quasar-Wirt-Beziehungen im fernen Universum. Nat Astron (2023). https://doi.org/10.1038/s41550-023-01982-2

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Eingegangen: 10. März 2022

Angenommen: 26. April 2023

Veröffentlicht: 01. Juni 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-023-01982-2

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