[論文レビュー] Intermediate resolution H-beta spectroscopy and photometric monitoring of 3C 390.3 I. Further evidence of a nuclear accretion disk

A. I. Shapovalova, A. N. Burenkov+14 more|ArXiv.org|Jun 22, 2001

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 75被引用数 48

ひとこと要約

本研究では、1995年から2000年までの間、AGN 3C 390.3の中分解能Hβ分光および光度測定を実施し、時間的に変化するリバーブバレーション遅れと非対称なHβプロファイルが、広帯域発光線領域の起源として降着円盤を支持することを明らかにした。データはHβバンプの速度差と連続スペクトルの放射束の逆相関を示しており、これは降着率が低下する際に発光領域が内側に移動することを示唆しており、リバーブレーションマッピングからの最良適合ブラックホール質量は$2.1 \times 10^9\,M_\odot$である。

ABSTRACT

We have monitored the AGN 3C390.3 between 1995 and 2000.Two large amplitude outbursts, of different duration, in continuum and H beta light were observed ie.: in October 1994 a brighter flare that lasted about 1000 days and in July 1997 another one that lasted about 700 days were detected. The flux in the H beta wings and line core vary simultaneously, a behavior indicative of predominantly circular motions in the BLR.Important changes of the Hbeta emission profiles were detected: at times, we found profiles with prominent asymmetric wings, as those normaly seen in Sy1s, while at other times, we observe profiles with weak almost symmetrical wings, similar to those seen in Sy1.8s. We found that the radial velocity difference between the red and blue bumps is anticorrelated with the light curves of H beta and continuum radiation.e found that the radial velocity difference between the red and blue bumps is anticorrelated with the light curves of H-beta and continuum radiation. Theoretical H-beta profiles were computed for an accretion disk, the observed profiles are best reproduced by an inclined disk (25 deg) whose region of maximum emission is located roughly at 200 Rg. The mass of the black hole in 3C 390.3, estimated from the reverberation analysis is Mrev = 2.1 x 10^9 Msun, ie. 5 times larger than previous estimates

研究の動機と目的

• 長期間にわたる分光および光度測定を用いて、セイファート銀河3C 390.3の広帯域発光線の起源を調査すること。
• 観測されたHβ発光と連続スペクトルの放射束の変動が、降着円盤モデルまたは二重ブラックホールなどの代替モデルによって説明可能かどうかを特定すること。
• 連続スペクトルとHβの変動の間の時間遅れを測定し、広帯域線領域のサイズと幾何学的構造を推定すること。
• Hβプロファイル形状と速度構造の変化を分析し、運動論的モデル（例えば、円盤対流出ガス）を区別すること。
• リバーブレーションマッピングを用いてブラックホール質量を推定し、以前の推定値と比較すること。

提案手法

• 1995年から2000年までの5年間にわたり、Hβの中分解能分光を取得し、3C 390.3の発光量およびプロファイルの変動をモニタリングした。
• 連続スペクトルの変動を追跡するためにBバンドでの光度測定を実施し、1966年から1982年までの長い期間のデータも含めた。
• 連続スペクトルとHβの発光量変動の間の時間遅れを測定するために、相互相関解析を適用した。その結果、時間的に変化する遅れ（異なるエポックで100日および35/100日）が観測された。
• Hβの赤および青の翼の分析に、プロファイル分解を用い、バンプ間の径方向速度差を測定した。
• 降着円盤幾何学的形状を仮定したモデルフィッティングを実施し、観測と一致するように、傾き角および発光半径を最適化した。
• リバーブレーション-rms法を用いて、遅れ-放射束関係からブラックホール質量を推定し、$M_{\text{rev}} \approx 2.1 \times 10^9\,M_\odot$の結果が得られた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3C 390.3における連続スペクトルとHβの変動の間の時間遅れは、広帯域線領域に円盤型構造があることを支持するか？
• RQ2 なぜHβ発光線プロファイルは、時に非対称な翼を示し、他時には対称的になるのか？これは発光領域の性質に何を示唆するか？
• RQ3 Hβバンプの速度差と連続スペクトルの放射束の観測された逆相関は、降着円盤モデルと整合的か？
• RQ4 観測されたプロファイル変動は、二重ブラックホール系によって説明可能か？データはこのようなモデルにどのような制約を課すか？
• RQ5 リバーブレーションマッピングに基づく3C 390.3の中心ブラックホールの推定質量は何か？以前の推定値と比較するとどうか？

主な発見

• 時間的に変化するリバーブレーション遅れが観測された：1995年～1997年には約100日、1998年～1999年には二重遅れ（約100日および約35日）が観測され、広帯域線領域の幾何学的構造が変化していることを示した。
• Hβバンプの赤・青の径方向速度差は、連続スペクトルの放射束と逆相関を示した。連続スペクトルが低下する際、速度差は増加（最大で約2000 km s⁻¹）し、発光領域の内向き移動を示唆した。
• Hβプロファイル形状は動的に変化した：非対称で広い翼は、通常のSeyfert 1銀河に見られる特徴的であり、他方では対称的で弱い翼が観測され、Seyfert 1.8に類似していた。
• 最良適合の降着円盤モデルでは、傾き角が約25°、ピーク発光半径が約200 $R_g$を要した。これはX線照射モデルと整合的であった。
• リバーブレーションマッピングによるブラックホール質量の推定値は$2.1 \times 10^9\,M_\odot$であり、以前の推定値の5倍に上った。
• 流出ガスや超大質量二重ブラックホールを含むモデルはデータから排除され、代わりにX線照射の変化に応じて発光領域が半径方向に移動する変動する降着率モデルが支持された。