[論文レビュー] On strong correlation between shifted velocity and line width of broad blue-shifted [OIII] components in quasars

Xueguang Zhang|arXiv (Cornell University)|Jan 7, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、535個のSDSSクェーサーにおける広帯域青シフト[O III]線成分の速度シフトとライン幅の間に強い線形相関（スピアマンρ = 0.75）を同定し、これらの特徴が中心エンジン由来のAGNフィードバック駆動型流れを示しているという解釈を支持している。この相関は赤シフト成分では認められないため、中心エンジン活動と関連していることが強化され、ブラックホール質量よりもエディントン比と連続スペクトルの輝度が支配的役割を果たしていることが示唆される。

ABSTRACT

In this manuscript, we report strong linear correlation between shifted velocity and line width of the broad blue-shifted [OIII] components in SDSS quasars. Broad blue-shifted [OIII] components are commonly treated as indicators of outflows related to central engine, however, it is still an open question whether the outflows are related to central accretion properties or related to local physical properties of NLRs (narrow emission line regions). Here, the reported strong linear correlation with the Spearman Rank correlation coefficient 0.75 can be expected under the assumption of AGN (active galactic nuclei) feedback driven outflows, through a large sample of 535 SDSS quasars with reliable blue-shifted broad [OIII] components. Moreover, there are much different detection rates for broad blue-shifted and broad red-shifted [OIII] components in quasars, and no positive correlation can be found between shifted velocity and line width of the broad red-shifted [OIII] components, which provide further and strong evidence to reject possibility of local outflows in NLRs leading to the broad blue-shifted [OIII] components in quasars. Thus, the strong linear correlation can be treated as strong evidence for the broad blue-shifted [OIII] components as better indicators of outflows related to central engine in AGN. Furthermore, rather than central BH masses, Eddington ratios and continuum luminosities have key roles on properties of the broad blue-shifted [OIII] components in quasars.

研究の動機と目的

• クェーサーにおける広帯域青シフト[O III]成分が、中心エンジン由来の流れによるものか、局所的NLR物理学によるものかを調査すること。
• 観測されたライン幅と速度シフトの相関がAGNフィードバックメカニズムを反映しているという仮説を検証すること。
• 局所的NLR起源を除外するために、青シフト成分と赤シフト成分の検出率および相関パターンを比較すること。
• ブラックホール質量、エディントン比、連続スペクトル輝度のうち、どのAGN特性が広帯域[O III]成分の運動学的性質に最も強く影響しているかを特定すること。

提案手法

• DR12から、遮蔽効果を避けるためにタイプ2AGNを除いた、信頼性の高い広帯域青シフト[O III]成分を有する535個のSDSSクェーサーをサンプル選定した。
• 複数のガウス成分によるフィッティングを実施し、[O III]線放出の広帯域青シフト成分を分離し、その速度シフト（ΔV）とライン幅（σ）を測定した。
• 最小トレムダッドスクェア（LTS）回帰を用いた頑健な統計的手法を用い、ΔVとσの相関をモデル化し、スピアマン順位相関係数を計算した。
• ライン幅をw80（ピーク輝度の80%における速度FWHM）およびw20（20%におけるFWHM）として定義し、プロファイル形状および放出領域の広がりに対する感受性を評価した。
• 青シフト成分と赤シフト成分の結果を比較したが、信頼性のある赤シフト広帯域[O III]成分を有するクェーサーは20個にとどまった。
• エディントン比と連続スペクトル輝度がΔV–σ相関に与える影響を解析し、ブラックホール質量との相対的影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クェーサーにおける広帯域青シフト[O III]成分の速度シフトとライン幅の間に有意な相関が存在するか？
• RQ2 観測された相関は、AGNフィードバック駆動型流れか、局所的NLR力学的運動を起源とするかを支持するか？
• RQ3 広帯域青シフト[O III]成分の運動学的性質は、ブラックホール質量よりも中心エンジンの特性（例：エディントン比）に強く関連しているか？
• RQ4 広帯域赤シフト[O III]成分の検出率が著しく低いのはなぜか？同様の相関が認められるか？
• RQ5 ΔV–σ相関の強さはフィードバックモデルで説明可能か？そして、流れを起こすガスの起源に何を示唆するか？

主な発見

• 535個のクェーサーにおいて、広帯域青シフト[O III]成分の速度シフト（ΔV）とライン幅（σ）の間に強い線形相関（スピアマンρ = 0.75）が確認された。
• w80（ρ ≈ 0.79）を用いた場合の方がw20（ρ ≈ 0.63）を用いた場合よりも相関が強く、広帯域成分が観測された傾向を支配していることが示唆された。
• 20個のクェーサーに限っても、赤シフト広帯域[O III]成分についてΔVとσの間に有意な正の相関は認められず、これは局所的NLR流れモデルを否定するものである。
• 赤シフト広帯域成分の検出率は青シフト成分に比べて著しく低く、これにより局所的NLR駆動型非対称性の仮説はさらに弱まった。
• エディントン比と連続スペクトル輝度は、ブラックホール質量よりもΔV–σ相関に対してより強い依存性を示し、これが流れの運動学的性質を支配する主要因であることを示している。
• 観測された相関は、中心エンジン由来のAGNフィードバック駆動型流れによって最も適切に説明できるものであり、局所的NLRプロセスによるものではない。