[論文レビュー] CIV Emission as a Probe of Accretion Disk Winds

Gordon T. Richards|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2012

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、クェーサーにおける2成分からなる広線幅発光線領域（BELR）モデルを提案する。このモデルは、ディスクと放射線線駆動風の2成分から構成され、それぞれの寄与割合はクェーサーのスペクトルエネルギー分布（SED）に依存する。モデルは、SEDに起因する風の強さによって観測されたCIV発光線の性質（例えば、ドップラー・ブルースフィフトや等価幅の変動）を説明し、やや柔らかいSEDでは強い風が、やや硬いSEDではディスクの支配的寄与が顕著になる。このモデルにより、クェーサーの噴流を統合的に理解する枠組みが提供され、ブラックホール質量および全放射光度の推定値が改善される。

ABSTRACT

We present a brief description of a model for the broad emission line region (BELR) in quasars, which is supported by analysis of CIV and other emission lines in the spectra of high-z SDSS quasars. Specifically we consider a two-component BELR with a disk and wind where the relative strength of each component is a function of luminosity. The implications of such a model for our understanding of quasar outflows and estimates of their black hole masses and accretion rates are discussed.

研究の動機と目的

• クェーサーの広線幅発光線の多様性、特にCIV線のブルースフィフトや等価幅の変動を、2成分からなるBELRモデルによって説明すること。
• クェーサーのスペクトルエネルギー分布（SED）がBELRにおけるディスク成分とウィンド成分の相対的強度にどのように影響するかを調査すること。
• SED依存のBELR構造がブラックホール質量および全放射光度推定値に与える影響を評価すること。
• クェーサー研究における普遍的SED仮定を疑い、SEDの変動が観測された線幅関数の違いを駆動していることを示すこと。

提案手法

• モデルは、外側の降着ディスクからの成分と、UV放射領域を持つディスク大気における放射線線駆動風からの成分という2つのBELR起源を仮定する。
• SEDをブラックホール質量、降着率、風強度といった基本的パラメータの代理として用い、硬めのSEDではディスク支配、柔らかなSEDではウィンド支配が顕著になる。
• 高赤方偏移のSDSSクェーサー観測データを組み合わせ、CIVの等価幅とブルースフィフトをBELR構造の主要な診断指標として用いる。
• 極端なクェーサーの合成スペクトルを用い、ディスク支配とウィンド支配のシステム間で線特徴（例：SiIV, CIII], AlIII, HeII, OIV]）を比較する。
• 見えないUV領域の連続スペクトルがBELRの線比に与える影響、特にイオン化状態と風駆動力への影響をモデルに組み込む。
• Eigenvector 1（EV1）フレームワークとBaldwin効果を用い、観測された線の傾向とSEDおよび風構造の差異を関連付ける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BELRにおけるディスク成分とウィンド成分の相対的寄与は、クェーサーのSEDにどのように依存するか？
• RQ2 なぜ一部のクェーサーは強いCIVブルースフィフトと弱い等価幅を示すが、他のクェーサーはそうではないのか？
• RQ3 SEDの変動が、観測されたクェーサー発光線プロファイルの多様性をどの程度説明できるか？
• RQ4 吸収線の特徴に依存せずに、BELR構造から放射線線駆動風の存在と強度を推定することは可能か？
• RQ5 SED依存のBELR構造は、標準的なブラックホール質量および全放射光度推定値にどのような影響を及ぼすか？

主な発見

• CIV発光線のブルースフィフトと等価幅は、SEDの硬さと強く相関しており、非電波放射クェーサーでは、約1000 km s⁻¹の大きなブルースフィフトと中程度の等価幅を示す。
• CIV等価幅対ブルースフィフト図の右下に位置するクェーサー群—弱くブルースフィフトしたCIVを示す—は、SEDが柔らかく、強い放射線線駆動風を有するウィンド支配系を示している。
• ディスク支配のクェーサーは、図の左上に位置し、SiIV, CIV, CIII]の強発光、AlIII]の弱発光、および顕著なHeII発光を示しており、SEDが硬く、風寄与が小さいことを示している。
• ウィンド支配系のクェーサーではHeIIが著しく欠落していることから、約50 eV付近の放射度が低下しており、これはSEDが柔らかく、風駆動力が弱いことを裏付けている。
• 合成スペクトルの結果、ウィンド支配系ではOIV]のブルースフィフトがSiIVに置き換わっており、AlIII]がCIII]に対して相対的に強化されていることから、SEDが柔らかく、イオン化構造が異なることが確認された。
• モデルは、硬スペクトル源では従来の全放射補正が系統的に低く見積もられ、柔らかスペクトル源では過大評価される可能性があることを示唆しており、Eddington率の比較に影響を及ぼす。