Light deflection and absorption of high-redshift quasars by intervening galaxy systems [Elektronische Ressource] / presented by Janine Fohlmeister

Light Deflection And AbsorptionOf High-Redshift QuasarsBy Intervening Galaxy SystemsJanine FohlmeisterDissertationsubmitted to theCombined Faculties for the Natural Sciences and for Mathematicsof the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germanyfor the degree ofDoctor of Natural Sciencespresented byDiplom-Physikerin Janine FohlmeisterBorn in Guben, GermanyOral examination: 30 April 2008Light De ection and Absorptionof high-redshift Quasarsby intervening Galaxy SystemsReferees: Prof. Dr. Joachim Wambsgan Prof. Dr. Matthias BartelmannZusammenfassung.Die Ablenkung und Absorption des Lichtes hochrotverschobener Quasare durch Galaxien-systeme entlang der Sichtlinie werden in dieser Arbeit untersucht. Ein Beispiel starkerAbsorption ist das gedampfte Ly System im Spektrum des Quasars PKS 0458 020, beiwelchem im Zentrum der breiten Absorption eine Hi Ly Emissionslinie zu sehen ist.+0;6 1Anhand dieser kann die Sternentstehungsrate des Systems zu 1;6 M a bestimmt0;3 werden. Die beobachteten Metallabsorptionslinien sind zu kurzeren Wellenlangen hinver-1schoben, was einer Geschwindigkeit von bis zu 200 km s entspricht. Die Ursache dafurist entweder die Rotation einer gro en Scheibe (7kpc) oder ein galaktischer Wind. DieSpektren der beiden 1,7 Bogensekunden auseinander liegenden Quasare Q 0037-3544 undQ 0037-3545 zeigen mehrere Ly- und Metallabsorptionslinien bei gleicher Rotverschie-bung.
Publié le : mardi 1 janvier 2008
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Light Deflection And Absorption
Of High-Redshift Quasars
By Intervening Galaxy Systems
Janine FohlmeisterDissertation
submitted to the
Combined Faculties for the Natural Sciences and for Mathematics
of the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germany
for the degree of
Doctor of Natural Sciences
presented by
Diplom-Physikerin Janine Fohlmeister
Born in Guben, Germany
Oral examination: 30 April 2008Light De ection and Absorption
of high-redshift Quasars
by intervening Galaxy Systems
Referees: Prof. Dr. Joachim Wambsgan
Prof. Dr. Matthias BartelmannZusammenfassung.
Die Ablenkung und Absorption des Lichtes hochrotverschobener Quasare durch Galaxien-
systeme entlang der Sichtlinie werden in dieser Arbeit untersucht. Ein Beispiel starker
Absorption ist das gedampfte Ly System im Spektrum des Quasars PKS 0458 020, bei
welchem im Zentrum der breiten Absorption eine Hi Ly Emissionslinie zu sehen ist.
+0;6 1Anhand dieser kann die Sternentstehungsrate des Systems zu 1;6 M a bestimmt0;3
werden. Die beobachteten Metallabsorptionslinien sind zu kurzeren Wellenlangen hinver-
1schoben, was einer Geschwindigkeit von bis zu 200 km s entspricht. Die Ursache dafur
ist entweder die Rotation einer gro en Scheibe (7kpc) oder ein galaktischer Wind. Die
Spektren der beiden 1,7 Bogensekunden auseinander liegenden Quasare Q 0037-3544 und
Q 0037-3545 zeigen mehrere Ly- und Metallabsorptionslinien bei gleicher Rotverschie-
bung. Mit Hilfe von Aufnahmen der Himmelsregion um beide Quasare in verschiedenen
Filtern konnten Galaxien bei eben diesen Rotverschiebungen identi ziert werden. Daraus
folgt, dass die Ausdehnung der fur die Absorption verantwortlichen Strukturen mehr als
760 kpc betragt. Die Ablenkung des Lichtes durch einen als Linse wirkenden Galaxien-
haufen wird anhand des weit aufgespaltenen funfac h-Quasars SDSS J1004+4112 unter-
sucht. Von diesem wurden uber vier Jahre hinweg Lichtkurven gewonnen, anhand welcher
die Lichtlaufzeitdi erenzen zwischen den Quasarbildern gemessen wurden. Diese betra-
gen = 40;6 1;8 Tage zwischen den Bildern A und B und = 821;6 2;1BA CA
Tage (2,3 Jahre) zwischen den Bildern A und C. Letztere ist die langste bisher gemesse-
ne Lichtlaufzeitdi erenz in einem mehrfach gelinsten Quasar. Die untere Grenze fur die
Lich zwischen den Bildern A und D ist > 1250 Tage. Der Mi-AD
krogravitationslinsene ekt wird beobachtet und die intrinsische Variabilitat des Quasars
untersucht.
Abstract.
The light of a distant quasar can be a ected by de ection and absorption by intervening
galaxy systems. One example of strong absorption is the damped Ly (DLA) system
towards the quasar PKS 0458 020, in which Hi Ly is also detected in emission in the
center of the damped Ly absorption trough. We estimate the star formation rate of
+0:6 1the DLA galaxy to be 1:6 M yr . The associated metal lines are found to be0:3
1blueshifted compared to the Ly emission up to a maximum of200 km s . This can be
interpreted either as the consequence of rotation in a large disk (7 kpc) or as the imprint
of a galactic wind. In a similar study, the analysis of Ly and metal absorption lines
in the spectra of the quasar pair Q 0037-3544 and Q 0037-3545 reveal the spatial extent
of absorbing structures. We obtained deep images of the eld around the two quasars
that allow us to identify galaxies at redshifts corresponding to the observed absorptions,
indicating that the absorbing structures extend over a distance of 760 kpc. The e ect
of quasar light de ection is analyzed by studying the variability of the wide separation
quintuple gravitational lensed quasar SDSS J1004+4112. Four years of optical monitoring
were obtained for the four brightest images. These light curves allow the measurement of
the di erences in the light arrival times, the time delay, between the images. The measured
time delay between the image pair A and B is = 40:61:8 days and between imagesBA
C and A = 821:6 2:1 days (2.3 years). The time delay between the images C andCA
A is the longest measured time delay in a gravitationally lensed quasar so far. A lower
limit on the remaining delay between image D and A of > 1250 days is derived. WeAD
detect microlensing and characterize the intrinsic variability of the quasar.

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