利用引力透镜星系团 MACS J0138$-$2155 中的超新星 Encore 进行宇宙学研究——基于 MUSE 的光谱分析

我们对红移 $z=0.336$ 的 MACS J0138$-$2155 进行了光谱分析，这是首个拥有两颗强引力透镜超新星 Requiem 和 Encore 的星系团，这为我们提供了通过多像间时间延迟测量可靠 $H_0$ 的机会。我们利用甚大望远镜上的 Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) 新数据，覆盖了该透镜星系团中心 $1 \rm \, arcmin^2$ 的区域，总曝光深度为 3.7 小时，其中包括我们通过机会目标计划最近获得的 2.9 小时数据。我们的新光谱目录包含了 107 个天体的可靠红移，其中包括 50 个红移值确定在 $0.324 < z < 0.349$ 范围内的星系团成员星系，以及来自四个红移在 $0.767\leq z \leq 3.420$ 之间的背景源的 13 个透镜多像，包括这两颗超新星宿主星系的四个像。我们利用 MUSE 数据研究了 14 个明亮星系团成员星系和两个背景星系的恒星运动学，获得了它们视向速度弥散的可靠测量值。最后，我们将这些结果与哈勃空间望远镜 F160W 波段下星系团成员总星等的测量值相结合，标定了早型星系团成员星系的光度与恒星速度弥散之间的 Faber-Jackson 关系（$L \propto \sigma^{1/\alpha}$），测得斜率 $\alpha=0.25^{+0.05}_{-0.05}$。一个纯净且完备的星系团成员星系样本及其总质量结构的可靠表征，是构建精确的星系团总质量图、减轻参数简并影响的关键，这对于从两颗超新星透镜像之间测得的时间延迟推断 $H_0$ 值是必不可少的。