[論文レビュー] Seoul National University AGN Monitoring Project. I. Strategy and Sample

Jong-Hak Woo, Donghoon Son+17 more|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2019

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 15被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、赤方偏移z ~ 0.5までを対象とし、100個の高ラティチュード、高エディングトン比AGNを3年間の分光的モニタリングキャンペーンとして実施するソウル国立大学AGNモニタリングプロジェクトを提示する。このプロジェクトでは、リバーブベーションマッピングを用いてHβ発光線の時間遅れを測定する。また、監視の頻度と期間を最適化するため、模擬光曲線を用いて分析を行い、サイズ-フォトン関係が未だ poorly constrained である高ラティチュード領域におけるブラックホール質量の測定を可能にする。

ABSTRACT

While the reverberation mapping technique is the best available method for measuring black hole mass in active galactic nuclei (AGN) beyond the local volume, this method has been mainly applied to relatively low-to-moderate luminosity AGNs at low redshift. We present the strategy of the Seoul National University AGN Monitoring Project, which aims at measuring the time delay of the \Hb\ line emission with respect to AGN continuum, using a sample of relatively high luminosity AGNs out to z $\sim$0.5. We present simulated cross correlation results based on a number of mock light curves, in order to optimally determine monitoring duration and cadence. We describe our campaign strategy based on the simulation results and the availability of observing facilities. We present the sample selection, and the properties of the selected 100 AGNs, including the optical luminosity, expected time lag, black hole mass, and Eddington ratio.

研究の動機と目的

• 現在のリバーブベーションマッピングサンプルに見られるバイアスを是正するため、低赤方偏移における低〜中程度のラティチュードAGNに偏っている現状を改善すること。
• 赤方偏移z ~ 0.5まで、ラティチュードが非常に高いAGN（log L5100 ~ 45.5–47.5 erg/s）にまでリバーブベーションマッピングを拡張し、サイズ-フォトン関係が未だ poorly constrained である領域を調査すること。
• 監視戦略を最適化するため、監視期間、頻度、季節的ギャップ、AGNの変動特性を考慮した光曲線のシミュレーションを実施すること。
• 長期モニタリングに適した、明確に特徴づけられた光度的および分光的性質を持つ100個のAGNを選定すること。
• 高ラティチュード、高エディングトン領域における直接的ブラックホール質量推定器のキャリブレーションを改善すること。

提案手法

• 時間遅れ測定の成功率を、異なる監視パラメータ下で評価するために、現実的なAGN変動特性を用いた模擬光曲線を生成した。
• 模擬光曲線に対してクロス相関解析を適用し、監視期間、頻度、季節的ギャップに起因する遅れ測定の信頼性を評価した。
• シミュレーション結果を基に監視戦略を最適化し、40〜~350日間のリスティングフレーム時間遅れを解像できる十分な時間的サンプリングを確保しながら、観測の実現可能性を考慮した。
• 標的選定は、アーカイブの光度測定値および分光測定値に基づき、5100Åでの単色的ラティチュード（L5100）およびHβ線幅を用いてブラックホール質量を推定した。
• Hβ遅れは、次のバーリティ質量式を用いて推定した：M_BH = f × 10^6.819 × (σ_Hβ / 10^3 km/s)^2 × (λL5100 / 10^44 erg/s)^0.533 M_sun、ここでfはM_BH–σ関係から導出されたものである。
• サンプルは、エディングトン比が1%からほぼ100%までのAGNを含むように選定され、高吸収状態のシステムの研究が可能となった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移z ~ 0.5の高ラティチュードAGNにおいて、Hβ時間遅れを3年間の分光的モニタリングキャンペーンで的確に測定できるか？
• RQ2 リスティングフレーム時間遅れが40〜350日間の高ラティチュードAGNにおいて、信頼性の高い時間遅れ測定を達成するための監視頻度と期間は何か？
• RQ3 季節的ギャップとAGN変動性は、長期キャンペーンにおける時間遅れ推定の成功率にどのように影響を与えるか？
• RQ4 本プロジェクトの高ラティチュードサンプルから得られるサイズ-フォトン関係は、低ラティチュードAGNのそれと異なるか、特に高エディングトン領域においては？
• RQ5 リバーブベーションマッピングデータを用いて、高ラティチュード、高エディングトンAGNにおけるバーリティ質量推定器を信頼性高くキャリブレーションできるか？

主な発見

• 単色的ラティチュードが5100Åでlog L5100 ~ 45.5から47.5 erg/sの100個のAGNのサンプルが選定され、予想されるHβ時間遅れは40〜~350日間のリスティングフレーム時間遅れに相当する。
• 模擬監視戦略では、3年間のキャンペーン期間に1〜2日間隔の頻度で監視を実施した場合、季節的ギャップが存在しても高い時間遅れ測定成功率を達成した。
• ブラックホール質量はlog M_BH ~ 7.3から9.5 M_sunの範囲にあり、エディングトン比は1%からほぼ100%まで広範囲にわたる。
• 予想される時間遅れは、3年間の監視キャンペーンで観測可能な範囲内にあり、現在の施設でもプロジェクトが実現可能である。
• サンプルは高ラティチュードおよび高エディングトン比AGNに偏っており、現在のリバーブベーションマッピングデータベースにおける重要な空白を埋めている。
• 本プロジェクトは、高赤方偏移クェーサーを研究するために不可欠な、高ラティチュード領域における間接的ブラックホール質量推定器のキャリブレーションの基盤を提供する。