[論文レビュー] Extended emission-line regions in low-redshift quasars: Dependence on nuclear spectral properties

B. Husemann, L. Wisotzki+2 more|ArXiv.org|Jul 9, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 24被引用数 18

ひとこと要約

本研究では、20個の低赤方偏移クェーサーにおける拡張型発光線領域（EELRs）を、積分場分光法を用いて調査した。その結果、EELRの存在は核スペクトルの性質と強く相関しており、Hβ線の幅が広い（FWHM > 4000 km/s）かつFe iiの発光が弱いクェーサーは、明るいEELRsを有する可能性が著しく高いことがわかった。この結果は、サブパーセクスケールのAGN環境が、キロパーセクスケールのイオン化ガス構造を予測可能であることを示唆し、核活動と銀河規模のフィードバックの間の関連性を示している。

ABSTRACT

We searched for the presence of extended emission-line regions (EELRs) around low-redshift QSOs. We observed a sample of 20 mainly radio-quiet low-redshift quasars (z<0.3) by means of integral field spectroscopy. After decomposing the extended and nuclear emission components, we constructed [OIII] 5007 narrow-band images of the EELR to measure the total flux. From the same data we obtained high S/N (>50) nuclear spectra to measure properties such as [OIII]/Hbeta flux ratios, FeII equivalent widths and Hbeta line widths. A significant fraction of the quasars (8/20) show a luminous EELR, with detected linear sizes of several kpc. Whether or not a QSO has a luminous EELR is strongly related with nuclear properties, in the sense that an EELR was detected in objects with low FeII equivalent width and large Hbeta FWHM. The EELRs were detected preferentially in QSOs with larger black hole masses. There is no discernible relation, however, between EELR detection and QSO luminosity and Eddington ratio.

研究の動機と目的

• 高解像度の空間的およびスペクトル的データを用いて、低赤方偏移クェーサーにおける拡張型発光線領域（EELRs）の存在と性質を調査すること。
• Hβ線幅、Fe iiの等価幅、[O iii]/Hβ比といった核スペクトル的性質がEELR検出と相関するかどうかを特定すること。
• 電波的性質とは独立して、クェーサーの全放射出力、Eddington比、またはブラックホール質量がEELR形成を支配しているかどうかを評価すること。
• クェーサーの主星系におけるサブパーセクスケールのAGN環境とキロパーセクスケールのイオン化ガス構造との間の物理的関連性を明らかにすること。
• EELRの検出が核スペクトルの特徴（例：Hβ線幅、Fe ii発光強度）から単独で予測可能かどうかを検証し、AGNフィードバックおよび銀河進化モデルに寄与すること。

提案手法

• カラホ・オブザーバトリの3.5 m望遠鏡に搭載されたPMAS装置を用いて、20個の低赤方偏移クェーサー（z < 0.3）の積分場分光法（IFS）データを取得した。
• 0.5 arcsecの空間分解能を持つ16×16スパクルレンズアレイを用い、約1 kpcの分解能を達成し、最大で約20 kpcの直径をカバーした。
• 反復的スペクトル分解（Christensen et al. 2006）を用いて、核のAGN発光と拡張型発光線領域（EELRs）の発光を分離し、汚染を最小限に抑えた。
• 分解されたデータから狭帯域[O iii] λ5007画像を構築し、EELRの放射束および全放射出力を測定した。この際、高い信噪比の核スペクトル（S/N > 50）を用いた。
• 核スペクトル的性質として、HβのFWHM、Fe iiの等価幅、[O iii]/Hβの放射束比を測定し、ブラックホール質量およびEddington比を導出した。
• P3DおよびR3Dパッケージを用いて一貫したデータ還元を行い、ファイバー間の波長補正誤差を低減（0.7 Åから0.25 Å rmsに）した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低赤方偏移クェーサーにおける拡張型発光線領域（EELRs）の存在は、特定の核スペクトル的性質と相関しているか？
• RQ2 クェーサーの全放射出力またはEddington比が、EELRの検出可能性を決定づけているか？
• RQ3 EELRの性質はブラックホール質量と関連しているか？ もしそうなら、相関が現れる質量スケールはどの程度のものか？
• RQ4 Hβ線幅やFe ii発光強度といった核スペクトルの特徴から、EELRの検出が予測可能か？
• RQ5 サブパーセクスケールのAGN環境とキロパーセクスケールのイオン化ガス構造との間の物理的メカニズムは何か？

主な発見

• 20個のクェーサーのうち40％（8個）が、数キロパーセクにわたる明るいEELRsを示しており、検出可能な線形サイズは数キロパーセクに達する。
• EELR検出は広いHβ線と強く相関している：検出されたEELRsはすべてHβ FWHM > 4000 km/sを示し、非検出のEELRsはFWHMが1000〜3000 km/sの間であった。
• Fe ii発光が弱いクェーサーはEELRsを有する可能性が著しく高く、逆にFe ii発光が強いクェーサー（例：EW > 10 Å）は、検出可能なEELRsを欠いている傾向にある。
• ブラックホール質量に明確なしきい値が存在する：EELRsはlog(M_BH/M☉) ≥ 8.5のクェーサーでのみ検出された。これは質量依存的なメカニズムを示唆している。
• EELRの存在とクェーサー全放射出力またはEddington比との間に有意な相関は認められず、これらはEELR形成の主因ではないと結論づけた。
• 核のAGN環境（例：吹き出しまたはイオン化放射場）と、銀河主星系における拡張したイオン化ガスの存在との間には物理的リンクがあると支持され、EELR検出が核スペクトルから単独で予測可能であることが示された。