A variable active galactic nucleus at $z=2.06$ triply-imaged by the galaxy cluster MACS J0035.4-2015 - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Année : 2023

A variable active galactic nucleus at $z=2.06$ triply-imaged by the galaxy cluster MACS J0035.4-2015

Lukas J Furtak
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Ramesh Mainali
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Adi Zitrin
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Adèle Plat
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Seiji Fujimoto
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Megan Donahue
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Erica J Nelson
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Ryosuke Uematsu
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Felipe Andrade-Santos
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Anton M Koekemoer
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Daniel P Stark
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Yuanyuan Su
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Yoshihiro Ueda
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Hideki Umehata
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John F Wu
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Résumé

We report the discovery of a triply-imaged active galactic nucleus (AGN), lensed by the galaxy cluster MACS J0035.4-2015 ($z_{\mathrm{d}}=0.352$). The object is detected in Hubble Space Telescope (HST) imaging taken for the RELICS program. It appears to have a quasi-stellar nucleus consistent with a point-source, with a de-magnified radius of $r_e\lesssim100$ pc. The object is spectroscopically confirmed to be an AGN at $z_{\mathrm{spec}}=2.063\pm0.005$ showing broad rest-frame UV emission lines, and is detected in both X-ray observations with \textit{Chandra} and in ALCS ALMA band 6 (1.2 mm) imaging. It has a relatively faint rest-frame UV luminosity for a quasar-like object, $M_{\mathrm{UV},1450}=-19.7\pm0.2$. The object adds to just a few quasars or other X-ray sources known to be multiply lensed by a galaxy cluster. Some faint, diffuse emission from the host galaxy is also seen around the nucleus, and nearby there is another fainter object sharing the same multiple-imaging symmetry and geometric redshift, which may be an interacting galaxy or a star-forming knot in the host. We present an accompanying lens model, calculate the magnifications and time delays, and infer physical properties for the source. We find the rest-frame UV continuum and emission lines to be dominated by the AGN, and the optical emission to be dominated by the relatively young ($\sim100$ Myr) host galaxy of modest stellar mass $M_{\star}\simeq10^{9.2} \mathrm{M}_{\odot}$. We also observe variations in the AGN's emission, which may suggest that the AGN used to be more active. This object adds a low-redshift counterpart to several relatively faint AGN recently uncovered at high redshifts with HST and JWST.
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Dates et versions

hal-04038919 , version 1 (23-04-2024)

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Citer

Lukas J Furtak, Ramesh Mainali, Adi Zitrin, Adèle Plat, Seiji Fujimoto, et al.. A variable active galactic nucleus at $z=2.06$ triply-imaged by the galaxy cluster MACS J0035.4-2015. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023, 522 (4), pp.5142-5151. ⟨10.1093/mnras/stad1321⟩. ⟨hal-04038919⟩
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