[論文レビュー] BASS XXX: Distribution Functions of DR2 Eddington-ratios, Black Hole Masses, and X-ray Luminosities

Tonima Tasnim Ananna, Anna K. Weigel+20 more|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 189被引用数 63

ひとこと要約

本研究では、スペクトロスコピックに完全なBASS DR2サンプルを用いて、遮蔽による観測の偏りを補正した最初の直接観測された黒点質量関数（BHMF）およびエディントン比分布関数（ERDF）を、タイプ2活動銀河核（AGN）に対して提示する。前方モデル化を適用することで、タイプ2 AGNはタイプ1 AGNと比較して、低いエディントン比に向かって顕著に歪んでいるERDFを持つことが判明し、放射圧が遮蔽構造を形作るという放射圧制御型統一モデルを支持する。

ABSTRACT

We determine the low-redshift X-ray luminosity function (XLF), active black hole mass function (BHMF), and Eddington-ratio distribution function (ERDF) for both unobscured (Type 1) and obscured (Type 2) active galactic nuclei (AGN) using the unprecedented spectroscopic completeness of the BAT AGN Spectroscopic Survey (BASS) data release 2. In addition to a straightforward 1/Vmax approach, we also compute the intrinsic distributions, accounting for sample truncation by employing a forward modeling approach to recover the observed BHMF and ERDF. As previous BHMFs and ERDFs have been robustly determined only for samples of bright, broad-line (Type 1) AGNs and/or quasars, ours is the first directly observationally constrained BHMF and ERDF of Type 2 AGN. We find that after accounting for all observational biases, the intrinsic ERDF of Type 2 AGN is significantly skewed towards lower Eddington ratios than the intrinsic ERDF of Type 1 AGN. This result supports the radiation-regulated unification scenario, in which radiation pressure dictates the geometry of the dusty obscuring structure around an AGN. Calculating the ERDFs in two separate mass bins, we verify that the derived shape is consistent, validating the assumption that the ERDF (shape) is mass independent. We report the local AGN duty cycle as a function of mass and Eddington ratio, by comparing the BASS active BHMF with the local mass function for all SMBH. We also present the log N-log S of Swift-BAT 70-month sources.

研究の動機と目的

• 低赤方偏移AGNのX線放射度、黒点質量、エディントン比の真の分布関数を、観測バイアスを補正して特定すること。
• 遮蔽のため従来はアクセス不可能であった、タイプ2 AGNの最初の直接観測・バイアス補正済みの黒点質量関数（BHMF）およびエディントン比分布関数（ERDF）を提供すること。
• タイプ1とタイプ2 AGNの真のERDFを比較することで、放射圧制御型統一モデルを検証すること。
• ERDFの質量依存性を評価し、異なる質量および降着率領域における局所AGNの勤務周期を計算すること。

提案手法

• 赤方偏移 0.01 ≤ z ≤ 0.3 の1668個のAGNを含む、スペクトロスコピックに完全なBASS DR2サンプルを用い、AGN検出の高完全性を確保する。
• 特に低質量および低エディントン比領域でのサンプルの切断と観測バイアスを補正するため、前方モデル化アプローチを適用する。
• データのモデリングに、AGNのX線発光度関数（XLF）には修正されたSchechter関数、銀河の星質量関数には二重Schechter関数を用いる。
• 1/Vmaxと前方モデル化を用いて、真のBHMFおよびERDFを計算し、Emceeを用いたマルコフ連鎖モンテカルロ法（MCMC）による誤差伝搬を実施する。
• 偏り補正済みのBHMFおよびERDFを畳み込み、観測されたXLFを再現することで、導出された分布関数の自己整合性を検証する。
• X線遮蔽および分光的分類に基づいて、タイプ1およびタイプ2のサブサンプルに分析を分割する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測バイアスを補正した後、タイプ2 AGNの真のエディントン比分布はどのようなものか。また、タイプ1 AGNと比較してどのように異なるか。
• RQ2 多くのモデルが仮定しているように、エディントン比分布関数（ERDF）の形状は黒点質量に依存しないのか。
• RQ3 X線発光度関数（XLF）、BHMF、およびERDFが、観測されたAGN集団をどのように統合的に再現できるか。
• RQ4 局所宇宙における恒星質量ブラックホールの何パーセントが現在活動的であり、その勤務周期は質量および降着率にどのように依存するか。

主な発見

• タイプ2 AGNの真のERDFは、タイプ1 AGN（log λE ≈ -1.152）と比較して、顕著に低いエディントン比（log λE ≈ -1.657）に向かって歪んでおり、ブレークポイントに統計的に有意な差が認められる。
• 黒点質量の2つの異なる範囲（log MBH ≈ 6.5–7.5 および 7.5–8.5）においてERDFの形状が一貫しており、BASS DR2サンプルにおいてERDFが質量に依存しないことを確認する。
• AGNの活動的割合（全黒点質量関数に比して log λE > -3 を満たす割合）は、局所宇宙で10–16％である。
• 活動的恒星質量ブラックホールに占める質量の割合は、全局所SMBH質量の6–10％であり、大多数のSMBHが現在は静止状態にあることを示唆する。
• X線透過性の高いAGNの割合が放射度の増加に伴い減少し、X線遮蔽型の割合は一定であるという観測傾向は、放射圧制御型統一モデルを支持する。
• 偏り補正済みのBHMFおよびERDFの畳み込みにより、観測されたXLFがうまく再現され、導出された分布関数の自己整合性が裏付けられた。