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Light Deflection and Absorption of high-redshift Quasars by intervening Galaxy Systems

Fohlmeister, Janine

German Title: Lichtablenkung und Absorption hochrotverschobener Quasare durch Galaxiensysteme

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Abstract

The light of a distant quasar can be affected by deflection and absorption by intervening galaxy systems. One example of strong absorption is the damped Lyman-alpha (DLA) system towards the quasar PKS0458-020, in which HI Lyman-alpha is also detected in emission in the center of the damped Lyman-alpha absorption trough. We estimate the star formation rate of the DLA galaxy to be 1.6 M_sun/year. The associated metal lines are found to be blueshifted compared to the Lyman-alpha emission up to a maximum of 100 and 200km/s. This can be interpreted either as the consequence of rotation in a large disk (~7kpc) or as the imprint of a galactic wind. In a similar study, the analysis of Lyman-alpha 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 field 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 760kpc. The effect of quasar light deflection 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 differences in the light arrival times, the time delay, between the images. The measured time delay between the image pair B and A is 40.6+-1.8 days and between images C and A 821.6+-2.1 days (2.3 years). The time delay between the images C and A is the longest measured time delay in a gravitationally lensed quasar so far. A lower limit on the remaining delay between image A and D of 1250 days is derived. We detect microlensing and characterize the intrinsic variability of the quasar.

Translation of abstract (German)

Die Ablenkung und Absorption des Lichtes hochrotverschobener Quasare durch Galaxiensysteme entlang der Sichtlinie werden in dieser Arbeit untersucht. Ein Beispiel starker Absorption ist das gedämpfte Lyman-alpha System im Spektrum des Quasars PKS0458-020, bei welchem im Zentrum der breiten Absorption eine HI Lyman-alpha Emissionslinie zu sehen ist. Anhand dieser kann die Sternentstehungsrate des Systems zu 1,6 Sonnenmassen/Jahr bestimmt werden. Die beobachteten Metallabsorptionslinien sind zu kürzeren Wellenlängen hinverschoben, was einer Geschwindigkeit von bis zu 200 km/s entspricht. Die Ursache dafür ist entweder die Rotation einer großen 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 Lyman-alpha- und Metallabsorptionslinien bei gleicher Rotverschiebung. Mit Hilfe von Aufnahmen der Himmelsregion um beide Quasare in verschiedenen Filtern konnten Galaxien bei eben diesen Rotverschiebungen identifiziert werden. Daraus folgt, dass die Ausdehnung der für die Absorption verantwortlichen Strukturen mehr als 760kpc beträgt. Die Ablenkung des Lichtes durch einen als Linse wirkenden Galaxienhaufen wird anhand des weit aufgespaltenen fünfach-Quasars SDSS J1004+4112 untersucht. Von diesem wurden über vier Jahre hinweg Lichtkurven gewonnen, anhand welcher die Lichtlaufzeitdifferenzen zwischen den Quasarbildern gemessen wurden. Diese betragen 40,6+-1,8 Tage zwischen den Bildern B und A und 821,6+-2,1 Tage (2,3 Jahre) zwischen den Bildern C und A. Letztere ist die längste bisher gemessene Lichtlaufzeitdifferenz in einem mehrfach gelinsten Quasar. Die untere Grenze für die Lichtlaufzeitdifferenz zwischen den Bildern A und D ist 1250 Tage. Der Mikrogravitationslinseneffekt wird beobachtet und die intrinsische Variabilität des Quasars untersucht.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Wambsganß, Prof. Joachim
Date of thesis defense: 30 April 2008
Date Deposited: 08 May 2008 14:56
Date: 2008
Faculties / Institutes: Service facilities > Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) > ZAH: Astronomisches Rechen-Institut
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Quasar, Gravitationslinse, Lichtabsorption, Rotverschiebung, Lichtkurve, Sternentstehung, Galaxie
Uncontrolled Keywords: LichtlaufzeitunterschiedTime Delay , Monitoring
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