[論文レビュー] Investigating the origin of radio emission in candidate super-Eddington accreting black holes

Marie-Lou Gendron-Marsolais, Paola Marziani+9 more|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2026

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 0

ひとこと要約

この研究は多バンド観測ローカリティ（VLA、LOFAR、VLASS）とIRデータを用いて18個のxAクエースかどうかを決定。星形成由来の放射とAGN関連プロセスのどちらが支配的かを判断し、星形成優位のケースが混在し、いくつかは超エディントン原動と相対論的噴出が同時に認められる。

ABSTRACT

Recent works show that the radio power of quasars accreting at very high rates can reach surprisingly high values. These studies suggest that this radio emission might originate from star formation, but lack of data leaves open the possibility that they could also contain a jetted active galactic nucleus (AGN). We investigate the origin of the radio emission of a sample of 18 super-Eddington candidates, over a wide range of redshifts. These sources are expected to have extreme radiative output per unit black hole mass, show high-velocity outflows and are therefore thought to be a prime mover of galactic evolution via radiative and mechanical feedback. We present new Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) observations at L, C and X-band of these sources, which we combine with observations from the LOw-Frequency ARray (LOFAR) Two-metre Sky Survey (LoTSS) and the Very Large Array Sky Survey (VLASS). We also use optical and IR data to derive estimates of accretion and wind parameters, as well as star formation rates to compare with the ones derived from the radio emission. Based on the radio variability, luminosity, morphology, radio spectral properties, radio vs IR estimates of star formation rate and radio-to-mid IR flux ratio, we find that 7 of our 18 targets are likely to have their radio emission predominantly coming from SF, and 6 from a combination of SF and AGN-related mechanisms, while only three sources indicate a core or jetted AGN only origin for the detected radio emission. This is consistent with previous studies, and supports the prevalence of lower power radio structures associated with star-forming activity rather than relativistic jets in the high Eddington ratio regime. In the same sample, however, we find three sources for which the data suggest a concomitant presence of super-Eddington accretion and relativistic ejections.

研究の動機と目的

• 18個のxA（高Fe II）クエースァクのラジオ放射が星形成由来かAGN関連のアウトフロー/ジェットかを主に示すかを評価する。
• VLA、LOFAR、およびVLASSのラジオデータと光学/IR測定を組み合わせて、降着、風、および星形成パラメータを推定する。
• ラジオ形態とスペクトル特性を分類して、各ソースの支配的放射機構を推定する。

提案手法

• L帯、C帯、X帯（1.5、5、10 GHz）で18個のxAクエースをVLAで観測し、補足としてLOFAR LoTSS（144 MHz）とVLASS（3 GHz）を使用する。
• CASAでデータを還元し、ワイドバンドイメージングを実施し、自己較正とワイドバンド主ビーム補正を適用する。
• 多バンドフラックスからスペクトル指標を計算し、ラジオ輝度とKellermann R_K値を導出し、ラジオと中間IRフラックス比（Q22）およびSFR指標と比較する。
• ピーク/総フラックス比を用いてラジオ形態を定義し、Compact、Intermediate、Extendedとして分類する。
• IR輝度からSFRを推定し、確立された較正（例：Kennicutt）を用いてラジオ由来SFRと比較する。

Figure 1: Prevalence of FIRST-detected type-1 AGN (Marziani et al. , 2013 ) (blue circles and cyan shading) and median radio power (red circles and rose shading) as a function of spectral type along the quasar main sequence.

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 xAクエースのラジオ放射のうち星形成由来 vs AGN関連プロセスの割合はどれくらいか？
• RQ2 ラジオ形態、スペクトル指標、ラジオとIRの診断から、超エディントン候補におけるSF優位とジェット優位の放射を区別できるか？
• RQ3 超エディントン原動と相対論的噴出を同時に示すソースはあるか？
• RQ4 xAオブジェクトのラジオ活性はクエザのメインシーケンスおよびエディントン比率の位置とどのように関連しているか？

主な発見

• 18ターゲットのうち7はラジオ放射が星形成由来と支配的である。
• 6ソースは星形成とAGN関連メカニズムがラジオ放射に寄与する混在を示す。
• 3ソースは検出されたラジオ放射のコアまたはジェット優位（AGNのみ）の起源を示唆。
• 3つのソースは超エディントン原動と相対論的噴出の同時進行を示す証拠を示す。
• LOFAR周波数では拡張して見える割合が高い一方、高周波データの多くはコンパクトである。
• ラジオと中間IRの診断は全サンプルをブレザールドメインには置かず、ほとんどのソースはラジオ放射だけでジェット優位ではない。

Figure 2: Radio morphology distribution across the redshifts of the sources. C indicates compact at all frequencies observed, I is intermediate morphology detected in at least one band, and E indicates the presence of diffuse emission in at least one band.