[論文レビュー] Sub-millimeter Detected z~2 Radio-quiet QSOs: Accurate Redshifts, Black Hole Masses, and Inflow/Outflow Velocities

Gustavo Orellana, Neil M. Nagar+6 more|May 5, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 68被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、z~2 のサブミリメートル検出、ラジオノンキラ QSO に対して近赤外分光法を用い、正確な赤方偏移、ブラックホール質量、および噴流・流入速度を測定した。その結果、これらの QSO はブラックホール質量 log M_BH ≈ 9.0–9.7 の天体を有しており、Eddington 界限に近い状態で降着していることが判明した。また、最大 3000 km s⁻¹ の強力な噴流を示しており、星形成率は SFR–降着率相関から予測される値のおよそ10倍に達している。

ABSTRACT

We present near-IR spectroscopy of a sample of luminous (Lbol >10^14 Lsun), sub-millimeter-detected, dusty (M_dust~10^9 Msun), radio-quiet QSOs at z~2. We measure the redshift, width, and luminosity of the Halpha line, and the continuum luminosity near Ha. The Halpha emission line was strongly detected in all sources. Two components -- a very broad (>~5000 km/s) Gaussian and an intermediate-width (>~1500 km/s) Gaussian, were required to fit the Halpha profile of all observed QSOs. Narrow (

研究の動機と目的

• 高赤方偏移、サブミリメートルが明るい QSO の赤方偏移を高精度に改善し、運動学的性質および噴流・流入を研究すること。
• Hα 線幅と連続スペクトルの輝度を用いてブラックホール質量と降着率を推定すること。
• 赤白色 QSO における星形成（FIR 輝度を用いて）と AGN 活動の関係を調査すること。
• z~2 におけるサブミリメートル検出 QSO と、光学的に明るくサブミリメートルで暗い QSO を比較し、ブラックホール成長および星形成の違いを評価すること。
• 特に高輝度領域における極端な QSO において、SFR–降着率相関を検証すること。

提案手法

• Hα 発光線のプロファイル（赤方偏移、幅、輝度）を測定するために近赤外分光法が用いられた。
• イオン化ガスの噴流を検出するために、共動フレームの紫外発光線のブルー方向の速度シフトが分析された。
• Hα 線の FWHM と連続スペクトル輝度を用いてブラックホール質量が推定され、線成分の寄与を補正した。
• 全波長輝度とブラックホール質量から Eddington 分数および降着率が導出された。
• 標準的な校正を用いて、サブミリメートル域の遠赤外輝度から星形成率（SFR）が推定された。
• 結果は、既存の QSO サンプル（例：Shemmer et al. 2004）および6桁の範囲にわたる SFR–降着率相関と比較された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サブミリメートル検出、z~2、ラジオノンキラ QSO の正確な赤方偏移および運動学的性質（流入／噴流）は何か？
• RQ2 サブミリメートル検出 QSO のブラックホール質量と降着率は、z~2 における光学的に明るくサブミリメートルで暗い QSO と比べてどう異なるか？
• RQ3 サブミリメートル検出 QSO の星形成率は、活発銀河における既知の SFR–降着率相関からどの程度逸脱しているか？
• RQ4 これらの QSO のブロードライン領域で観測された噴流は AGN フィードバックによって駆動されているとみるべきか？その強度はどの程度か？
• RQ5 これらの極端なサブミリメートル QSO を含めることで、高輝度領域における SFR–降着率相関の形状や散乱が変化するか？

主な発見

• すべての QSO の Hα 線には、非常に広い（≥5000 km s⁻¹）および中程度の幅（≥1500 km s⁻¹）のガウス成分が必要であり、狭い成分は検出されなかった。
• 共動フレームの紫外発光線は顕著なブルー方向の速度シフトを示しており、ブロードライン領域に最大 3000 km s⁻¹ の強力な噴流が存在することを示している。
• ブラックホール質量は log M_BH = 9.0–9.7 の範囲で推定され、Eddington 分数は 0.5 から ∼1 の間であり、Eddington 界限に近い降着が示唆された。
• サブミリメートル検出 QSO は、高いサブミリメートル輝度を示すものの、Shemmer et al. (2004) の光学的に明るい QSO サンプルとブラックホール質量および降着率において区別がつかなかった。
• これらの QSO の星形成率は、SFR–降着率相関から予測される値のおよそ10倍に達しており、この関係の極端な末端に位置している。
• 最も星形成が活発な QSO ではブラックホール質量と降着率が低くなる傾向があるが、これは広いサンプルの散乱内に収容されている。