[論文レビュー] EIGER V. Characterizing the Host Galaxies of Luminous Quasars at $z\gtrsim6$

Minghao Yue, Anna–Christina Eilers+7 more|arXiv (Cornell University)|Sep 8, 2023

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用数 8

ひとこと要約

この研究はJWST/NIRCam imagingとgrism spectroscopyを用いてz~6–7の6つの明るいクエーサーのホスト銀河とSMBH質量を検出・特徴づけ、ホストに比べて過大質量のブラックホールを見出し、z≳6でのM_BH–M_*の傾向の兆候を示す。

ABSTRACT

We report {\em JWST}/NIRCam measurements of quasar host galaxy emissions and supermassive black hole (SMBH) masses for six quasars at $5.9

研究の動機と目的

• JWST/NIRCam imagingとspectroscopyを用いてz≳6のクエーサー・ホスト銀河の rest-frame optical 放射を評価する。
• grismスペクトルからHβ線プロファイルを用いてSMBH質量を測定する。
• SEDフィッティングを通じてホスト銀河の stellar massesを推定し、それをSMBH質量と比較する。
• 再電離時代において局所的なM_BH–M_*関係が成り立つか、もしくは偏りがあるかを検討する。
• PSFモデリングの不確かさに対してホスト検出の信頼性を評価する。

提案手法

• 6つのクエーサー（5.9<z<7.1）に対して深いNIRCamイメージングをF115W, F200W, F356WおよびF356W grismスペクトroscopyで取得する。
• 明るく飽和していない星から経験的PSFモデルを構築し、PSF誤差マップを介してPSF不確かさを伝搬させる。
• psfMCを用いたMCMCで点源（AGN）と指数ディスク（ホスト）から成るクエーサー画像を適合させ、フラックスと形状を導く。
• グリスム由来のHβ線プロファイルと連続体を用いてSMBH質量を推定する。
• Prospectorを用いたSEDフィッティング（nebular emissionを含む）でホストのstellar massesを推定し、遅延型τSFH、Chabrier IMF、Calzetti星間塵法を仮定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z≳6でのrest-frame opticalバンドにおけるクエーサー・ホスト銀河のフラックスと形態はどうか。
• RQ2 JWSTグリズムスペクトルでHβから推定されるSMBH質量はこれらの高赤方偏移クエーサーに対して頑健に推定できるか。
• RQ3 ホスト銀河のstellar massesはどれくらいで、それらはz≳6におけるSMBH質量（M_BH–M_*）とどう比較されるか。
• RQ4 局所的なM_BH–M_*関係がすでに存在するのか、またはz≳6の明るいクエーサーで過大質量のブラックホールに偏っている証拠があるか。

主な発見

• 6つのクエーサーのうち3つは、ホスト銀河が検出され、フラックス比F_host/F_QSOは約1%–5%に達する。
• 検出されたホストはSEDフィッティングからstellar massesがM_* ≳ 10^10 solar massesであることを示唆。
• Hβと連続体から推定されたSMBH質量はM_BH/M_* ≈ 0.15となり、局所的な関係より約1–2 dex高い。
• 検出されたクエーサーは、rest-frame opticalのホスト形態が指数ディスクと整合していることを示す。
• 検出されなかった場合のStellar massesの上限も、z≳6におけるM_BH–M_*関係を制限する。