Статистика и физические свойства гравитационно-линзированных систем

Большая работа в этом направлении была выполнена на основе наблюдений по программе поиска линзированных квазаров в рамках Слоановского цифрового обзора неба - SDSS. Так, в 2009 году сообщалось об обнаружении 5новых ГЛК по данной программе [28] - SDSS J0819+5356, SDSS J1254+2235, SDSS J1258+1657, SDSS J1339+1310, SDSS J1400+3134. Там приведены основные наблюдательные параметры этих объектов и результаты модельных расчетов. В следующей работе, [29] сообщается уже об открытии 8 новых ГЛК.

Совсем недавно был опубликован новый каталог ГЛК, в котором были собраны все сведения о новых объектах, обнаруженных по программе SDSS с включением новых результатов по объектам из каталога CASTLES [30]. В нем даны последние данные по более чем 150 ГЛК - красные смещения линзы и источника, радиус кольца Эйнштейна, модельная масса линзы и размер системы. Еще одной интересной работой является статья [31], где приводятся данные по 20 новым ГЛК с наблюдательными и модельными параметрами.

Во всех этих работах был проведен тщательный спектральный анализ линзированных изображений источников и линзирующих галактик (где это было возможным). Также были проведены предварительные модельные расчеты по определению массы линзы, радиуса кольца Эйнштейна и т.п.

Исходя из задачи по сбору всех возможных наблюдательных данных по ГЛК, мы решили объединить в один общий каталог все собранные нами сведения (см. табл.1). Каталога [13] мы взяли за основу и дополнили его сведениями из статей [28-31].

Таблица 1

Пример из нашего каталога ГЛК

Так, мы получили новый каталог ГЛК с их параметрами. В нем мы собрали следующие сведения: название ГЛК, красные смещения источника и линзы, экваториальные координаты, видимый блеск квазара и линзы, блеск в радиодиапазоне, число компонентов и форма, угловой размер или максимальное угловой расстояние между комопнентами, модельная масса, угловой радиус кольца Эйнштейна, время задержки (пока мы не делали различия между найденным из наблюдений и модельным значением) и литературный источник.

Полностью каталог приведен в Приложении. В следующем параграфе приводится статистический анализ каталога.

2.4 Анализ каталога ГЛК

В этом параграфе мы проводим анализ созданного нами каталога гравитацонно линзированных квазаров. Всего нами собраны сведения о 257 объектах. В первую очередь рассмотрим распределение по экваториальным координатам наших объектов на рис.12.

Рис. 12 Распределение экваториальных координат ГЛК. Слева - прямое восхождение, справа - склонение

Оказывается, что по прямому восхождению ГЛК концентрируются в интервале от ~6^h до ~16^h, при этом избегая интервал от ~3^h до ~ 6^h. По видимому, это связано с тем, что обнаруживать ГЛК на фоне Млечного Пути сложно. Интересным оказалась и картина распределения склонений, где большинство расположено в интервале от небесного экватора до склонения +70^о. Если по склонению ГЛК ограничиваются фоном Млечного Пути, то для склонения никаких ограничений не должно быть. Однако здесь сказывается, по видимому, эффект селекции. Точнее сказать, большинство телескопов, ведущих поиск и наблюдения ГЛК, расположены в основном в северном полушарии Земли.

Теперь рассмотрим распределение красных смещений источников (Zs) и линзирующих галактик (Zg) (рис.13). Как видно, большая часть красных смещений последних приходятся на интервал 0.04ч1.7, а у источников этот интервал, как и ожидается, простирается от 0.2 до ~ 4.

Рис. 13 Гистограмма распределения красных смещений источника-квазара (слева) и линзирующей галактики (справа)

Рис. 14 Зависимость красных смещений линз от красных смещений источника

Если мы посмотрим на график зависимости Zg от Zs (рис.14), то можем заметить линейную зависимость между ними, по крайней мере для умеренных красных смещений (до Zs ~ 2).

Гистограмма видимых звездных величин квазаров и линзирующих галактик (рис.14 и 15) показывает, что последние, в максимуме, намного слабее фоновых источников (примерно на 4^m). Здесь, конечно же, есть влияние эффекта усиления блеска мнимых изображений, о котором рассказывалось в 1-Главе. Здесь также прослеживается линейная зависимость между этими параметрами.

Рис. 14 Гистограмма распределения видимых звездных величин источника-квазара (слева) и линзирующей галактики (справа)

Рис. 15 Зависимость звездной величины квазара от звездной величины линзирующей галактики

По числу компонентов явно лидируют двойные системы, доля которых составляет примерно 75%. Остальные относятся к четырехкомпонентным системам и лишь по одному объекту приходятся на 6-ти и 10-кратные системы (рис.16). Распределение гравитационно линзированных квазаров по их размерам напоминает распределение Максвелла (рис.17).

Рис. 16 Гистограмма ГЛК по степени кратности

Рис. 17 Распределение ГЛК по угловому размеру системы

Рис. 18 Распределение ГЛК по логарифму массы линзы (слева) и радиусу кольца Эйнштейна (справа)

И наконец, на рис.18 показаны распределения ГЛК по логарифму их массы и радиусу кольца Эйнштейна. Видна слабая обратная зависимость между этими параметрами, хотя по теории гравитационного линзирования между ними должная быть прямая зависимость. Однако надо учесть, с одной стороны, что здесь имеется в виду модельная масса, а также свою роль играют приведенные расстояния для каждой из систем.

Заключение

Данная выпускная квалификационная работа посвящена изучению явления гравитационного линзирования, сбору наблюдательного материала для базы данных по ГЛК, его статистическому анализу и выявлению закономерностей между параметрами ГЛК. Так нами был собран материал по 257 гравитационно линзированным квазарам. Этот материал содержит в себе сведения из предыдущего каталога CASTLES [12] в качестве основы и данные, опубликованные в научной литературе за последние года [28-31].

· Собраны и систематизированы наблюдательные данные по гравитационно линзированным квазарам (ГЛК)

· Создан каталог (ГЛК), состоящий из 257 объектов

· Получены диаграммы распределения ГЛК по экваториальным координатам. Найдено, что обнаруженные ГЛК избегают полосы Млечного Пути, а по склонению они концентрируются от экватора до ~70^о, что прежде всего объясняется условиями наблюдений этих объектов.

· Получены зависимости красных смещений и видимых звездных величин источников-квазаров от тех же параметров для линзирующих галактик. Эти зависимости объясняются теорией гравитационного линзирования.

· Получены распределения ГЛК по логарифму их массы и радиусу кольца Эйнштейна.

Дальнейшая работа в этом направлении должна заключаться как в дополнении базы данных новыми параметрами, для уже известных ГЛК, так и обогащением ее за счет новых объектов.

Литература

1. Блиох П. В., Минаков А.А. Гравитационные линзы. К.: Наукова думка, 1989. 239 с.

2. Soldner J.: 1804, Berliner Astron. Jahrb. 1804, p. 161.

3. Железняк А.П. Оптические наблюдения гравитационных линз: Дис. … канд. физ.-мат. наук. Харьков: НИИА ХНУ, 2004. 208 с.

4. Adam G., Bacon R., et al.: A&A, 1989, v.208, p. 15.

5. Kayser R., et al.: A&A, 1986, 166, 36.

6. Chwolson O.: Astron. Nachr., 1924, 221, 329.

7. Einstein A. Science, 1936, 84, 506.

8. Zwicky F. Phys. Rev. Lett., 1937, 51, No 8, 290.

9. Zwicky F. Phys. Rev. Lett., 1937, 51, No 8, 679.

10. Schmidt M. Nature, 1963, 197, 1040.

11. Walsh D., Carswell R.F., Weymann, R.J. Nature, 1979, 279, 381.

12. Wambsganss J. Gravitational Lensing in Astronomy // Max-Planck-Institute: Living rev. in Realtivity 1, 1998. 74 p.

13. CASTLES: cfa-www.harvard.edu/castles/.

14. Dyson, F.W., Eddington, A.S., & Davidson, C.R. 1920, MNRAS, 62, 291.

15. Young P. ApJ., 1981, 244, 756.

16. Pellу R., Schaerer D., et al. A&A, 2004, 416, 35L.

17. Refsdal S. MNRAS, 1964, 128, 295.

18. Kundic T., et al. ApJ, 1995, 455, 5L.

19. Burud I., Hjorth J., Jaunsen A. O. et al. ApJ, 2000, 544, 117.

20. Barkana R. ApJ., 1997, 489, 21.

21. Wisotzki L., Wucknitz O., et al. A&A, 1998, 339, 73L.

22. Wyithe J.S.B., Webster R.L., Turner E.L. MNRAS, 2000, 315, 51.

23. Wyithe J.S.B., Webster R.L., Turner E.L. MNRAS, 2000, 318, 762.

24. Colley W.N., Schild R.E. ApJ, 2000, 540, 104.

25. Schneider P., Ehlers J., Falco E.E. Gravitational Lenses. Berlin - Heidelberg- New York: Springer-Verlag, 1992. 560 p.

26. Rix, H.-W., Schneider D.P., Bahcall, J.N. AJ, 1992, 104, 959.

27. Francois Finet // The International Liquid Mirror Telescope project: optical quality tests and prospective detection of multiply imaged quasars// PhD dissertation, 2013.

28. N.Inada, M.Oguri, et al., // Five New High-Redshift Quasar Lenses from the Sloan Digital Sky Survey // arxiv:0809.0912v2.

29. I.Kayo, N.Inada, M.Oguri, et al., AJ, 2010, 139, 1614.

30. M.Oguri, C.E. Rusu, E.E. Falco // The stellar and dark matter distributions in elliptical galaxies from the ensemble of strong gravitational lenses // arxiv:1309.5408v2.

31. N.Jackson, H.Rampadarath, E.O.Ofek, M.Oguri, M.Shin // New lensed quasars from the MUSCLES survey // arxiv:1109.4325v1.

Размещено на Allbest.ru