A combined observational and theoretical study of gravitationally lensed quasars [Elektronische Ressource] / presented by Timo Anguita

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• Publié le: 01 janvier 2009
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Extrait

A combined observational and
theoretical study of gravitationally
lensed quasars
Timo Anguita
Astronomisches Rechen-Institut
Zentrum fu¨r Astronomie der Universit¨at Heidelberg
Heidelberg 2009Dissertation
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
Timo Anguita
Born in Santiago, Chile
thOral examination: April 15 2009A combined observational and theoretical study
of gravitationally lensed quasars
Referees: Prof. Dr. Joachim Wambsganss
Prof. Dr. Stefan WagnerAbstract.
In this thesis we study gravitational lensing of quasars, from strong lensing to microlensing.
Weinvestigate onestronglenscandidaterecentlydiscovered intheCOSMOSfield: COSMOS
5921+0638. Our analysis of the nature of the lens reveals that the system is composed
of an early type foreground galaxy at redshift z =0.551±0.001 lensing a background lowl
luminosity AGN and its host galaxy at a candidate redshift of z =3.14±0.05. We show thats
fluxanomalies observed inthelensedimages arelikely duetosubstructureormicrolensingby
stars in the lensing galaxy. Extending the analysis of the optical emission of lensed quasars,
we have used integral field spectroscopy to study four gravitationally lensed quasar systems:
HE 0230-2130, RX J0911+0551, H 1413+117 and B 1359+154, as well as objects in their
line-of-sight. Thefirstthree systems show anomalous fluxratios consistent with microlensing
by stars in their lensing galaxies. In the final part of this work, we probe the structure of
the accretion disk of the lensed quasar Q 2237+0305 by the analysis of a high magnification
microlensing event seen in the so-called “image C” of the system in the year 1999. Using
multi-band observations and microlensing simulations, we measure an accretion disk sizep
+3.4 +0.515of Gaussian width σ ′=4.6 ×10 M/0.1M cm and a ratio σ ′/σ ′=1.3 , withoutg ⊙ r g−3.4 −0.2p
+0.2 15the use of any prior, and of Gaussian width σ ′=1.3 ×10 M/0.1M cm and a ratiog ⊙−0.7
+0.9
′ ′σ /σ =1.5 with a prior on the relative velocity between source and microlenses. Bothr g −0.3
results are in agreement with the predictions of a standard Shakura-Sunyaev disk model.
The use of multi-band observations revealed that the magnification event seen in image C of
Q 2237+0305 was produced by a caustic crossing with a confidence greater than 74%.
Zusammenfassung.
Die vorliegende Arbeit bescha¨ftigt sich mit durch den Gravitationslinseneffekt abgebildeten
Quasaren, vom starken Linseneffekt bis zum Mikrolinseneffekt. Die Analyse des ku¨rzlich im
COSMOS-Feld entdeckten Linsenkandidaten COSMOS 5921+0638 zeigt, dass es sich hier-
bei um eine Vordergrundgalaxie fru¨hen Typs bei einer Rotverschiebung von z =0.551±0.001l
handelt, welche als Linse auf einen leuchtschwachen AGN bei einer Rotverschiebung von
z =3.14±0.05 und dessen Muttergalaxie wirkt. Die beobachteten Flussanomalien der gelin-s
sten Bilder werden wahrscheinlich durch Substrukturen oder durch als Mikrolinsen wirkende
Sterne in der Vordergrundgalaxie verursacht. Wir benutzen Integrale-Feld-Spektroskopie,
um die vier gravitationsgelinsten Quasare HE 0230-2130, RX J0911+0551, H 1413+117,
B 1359+154 sowie Objekte entlang der Sichtlinie zu untersuchen. Dabei zeigen die ersten
drei Systeme Anomalien in den Flussverha¨ltnissen zwischen den Bildern, welche konsistent
mit dem Mikrolinseneffekt aufgrund von Sternen in den Linsengalaxien sind. Im letzten
Teil dieser Arbeit erforschen wir das im Jahre 1999 beobachtete Mikrolinsenereignis im so-
genannten Bild C“ des gravitationsgelinsten Quasars Q 2237+0305, um die Struktur seiner
”
Akkretionsscheibe zu bestimmen. Mit Beobachtungen in mehreren Filtern und Mikrolinsen-p
+3.4 15
′simulationen des Systems messen wir eine Gaußbreite vonσ =4.6 ×10 M/0.1M cm⊙g −3.4
+0.5und ein Verha¨ltnis von σ ′/σ ′=1.3 ohne die Verwendung irgendeiner A-priori-Annahmer g −0.2p
+0.2 +0.915
′ ′ ′bzw. σ =1.3 ×10 M/0.1M cm undσ /σ =1.5 mit einer A-priori-Annahme derg ⊙ r g−0.7 −0.3
¨Relativgeschwindigkeit zwischen Quelle und Mikrolinsen. Beide Ergebnisse sind in Uberein-
stimmungmitVorhersagendesShakura-Sunyaev-Scheibenmodells. WeitereEinschra¨nkungen
durch Mehr-Filter-Aufnahmen ergeben, dass das beobachtete Mikrolinsenereignis mit mehr
als 74% Wahrscheinlichkeit durch einen Kaustiku¨bergang erzeugt wurde.para mis padres y Paola