[論文レビュー] A Composite Extreme Ultraviolet QSO Spectrum from the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer

T. C. Seetharamu, G. A. Kriss+5 more|CERN Bulletin|Jul 9, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 114

ひとこと要約

本研究では、アーカイブされたFar Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE)データを用いて、低赤移度クェเซイター的対象（QSO）の複合極紫外（EUV）スペクトルを提示する。この結果、以前に観測された高赤移度HSTサンプルと比較して、はるかに硬いEUVスペクトル勾配（α = −0.56⁺⁰.³⁸₋₀.²⁸）が得られた。結果から、低ラティチュード・低質量AGNはより硬いEUV連続スペクトルを示すことが示され、これはより高温の降着円盤によるバルドル効果の物理的根拠を支持する。

ABSTRACT

The Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) has surveyed a large sample (> 100) of active galactic nuclei in the low-redshift universe (z < 1). Its response at short wavelengths makes it possible to measure directly the far ultraviolet spectral properties of quasistellar objects (QSOs) and Seyfert 1 galaxies at z < 0.3. Using archival FUSE spectra, we form a composite extreme ultraviolet (EUV) spectrum of QSOs at z < 0.67. After consideration of many possible sources of systematic error in our analysis, we find that the spectral slope of the FUSE composite spectrum, α= -0.56^+0.38_-0.28 for F_ν\propto ν^α, is significantly harder than the EUV (λ\lesssim 1200 A) portion of the composite spectrum of QSOs with z > 0.33 formed from archival Hubble Space Telescope spectra, α=-1.76 \pm 0.12. We identify several prominent emission lines in the \fuse composite and find that the high-ionization O VI and Ne VIII emission lines are enhanced relative to the HST composite. Power law continuum fits to the individual FUSE AGN spectra reveal a correlation between EUV spectral slope and AGN luminosity in the FUSE and FUSE + HST samples in the sense that lower luminosity AGNs show harder spectral slopes. We find an anticorrelation between the hardness of the EUV spectral slope and AGN black hole mass, using estimates of this quantity found in the literature. We interpret these results in the context of the well-known anticorrelation between AGN luminosity and emission line strength, the Baldwin effect, given that the median luminosity of the FUSE AGN sample is an order of magnitude lower than that of the HST sample.

研究の動機と目的

• アーカイブされたFUSEデータを用いて、低赤移度AGNの高精度な複合極紫外（EUV）スペクトルを構築すること。
• 低赤移度（z ≤ 0.67）AGNのEUVスペクトル形状を高赤移度HST複合スペクトルと比較し、スペクトル進化を評価すること。
• EUVスペクトル勾配、AGNのラティチュード、赤移度、ブラックホール質量との相関関係を調査し、バルドル効果の物理的起源を解明すること。
• FUSE複合スペクトルにおける発光線強度（例：O vi、Ne viii）を評価し、HST複合スペクトルと比較して強化されているかを検討すること。
• IGM吸収、減光、Lyαフォレストの密度といった系誤差がスペクトル指数の決定に与える影響を評価すること。

提案手法

• 低赤移度AGN（z ≤ 0.67）の100件以上のアーカイブFUSEスペクトルを用いて、静止系波長630–1155 Åの複合EUVスペクトルを構築する。
• 統計的不確実性を推定するため、ブートストラップリサンプリング（1000サンプル）を適用し、減光およびIGM吸収補正の誤差伝搬を併用してスペクトル指数αの不確実性を評価する。
• 個々のFUSE AGNスペクトルにべき乗則フィットを適用し、ラティチュードおよび赤移度に伴うスペクトル勾配の傾向を分析する。
• 文献からのブラックホール質量推定値を収集し、スペクトル勾配との相関関係を検証する。
• 光イオン化モデルおよびイオン化ポテンシャルの傾向を用いて、複合スペクトルにおけるO vi吸収の不在およびNe viiiのフラックス低下の解釈を行う。
• HSTおよびIUEデータとのクロスコパレーションにより、約1200 Å付近のUVスペクトルブレークの有無を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低赤移度AGNのEUVスペクトル勾配は、HSTで観測された高赤移度AGNと比べて顕著に硬いか？
• RQ2 低ラティチュードAGNはより硬いEUV連続スペクトルを示すか？ また、これはバルドル効果に関連しているか？
• RQ3 AGNにおけるEUVスペクトル勾配とブラックホール質量の間に相関があるか？
• RQ4 なぜFUSE複合スペクトルではNe viii発光線が強化されているのか？ また、その赤方偏移側のフラックス低下の原因は何か？
• RQ5 FUSEサンプルでは約1200 Å付近にUVスペクトルブレークが認められないが、高赤移度HST複合スペクトルではそのようなブレークが観測されていることと矛盾するか？

主な発見

• FUSEから得られた複合EUVスペクトルのスペクトル指数はα = −0.56⁺⁰.³⁸₋₀.²⁸であり、高赤移度AGNのHST複合スペクトル（α = −1.76 ± 0.12）と比較して顕著に硬い。
• O viおよびNe viii発光線はFUSE複合スペクトルにおいてHST複合スペクトルよりも強化されており、これは低ラティチュードAGNで高イオン化発光が強まっていることを示唆する。
• より硬いEUVスペクトル勾配と低いAGNラティチュードおよび赤移度との間に顕著な相関が認められ、これは低ラティチュードAGNがより高温の降着円盤を持つという仮説を支持する。
• EUVスペクトル勾配とブラックホール質量との間に顕著な逆相関が観測され、より質量の大きなブラックホールはよりソフトなイオン化連続スペクトルを持つという進化モデルと整合的である。
• FUSEサンプルでは1200 Å付近にUVスペクトルブレークの証拠は認められないが、HST複合スペクトルではそのようなブレークが観測されていることと対照的であり、低ラティチュードAGNでは異なるイオン化連続スペクトル形状を示している可能性を示唆する。
• Ne viiiの赤方偏移側のフラックス低下は、間接的なIGM吸収ではなく、高イオン化アウトフローにおける固有のイオン化依存吸収に起因すると考えられ、イオン化ポテンシャルに応じたカバー率の変動と関連している可能性がある。