[論文レビュー] The bolometric luminosity of type 2 AGN from extinction-corrected [OIII]: no evidence for Eddington-limited sources

A. Lamastra, S. Bianchi+4 more|arXiv (Cornell University)|May 27, 2009

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 42被引用数 86

ひとこと要約

本研究では、赤道線領域の減光補正された[OIII]線輝度を用いて、タイプ2 AGNの全波長輝度を再キャリブレーションし、補正済み[OIII]線輝度とX線輝度の間で線形相関が存在することを発見した。赤道線輝度の範囲log L_OIII = 38–40、40–42、42–44に対応するボロメトリック補正係数（C_OIII）は、それぞれ87、142、454であった。また、0.3 < z < 0.4のSDSSサンプルにおけるタイプ2 AGNは、エディングトン限界に近い降着をしていないことが判明し、以前のエディングトン限界降着の主張とは矛盾する。

ABSTRACT

There have been recent claims that a significant fraction of type 2 AGN accrete close or even above the Eddington limit. In type 2 AGN the bolometric luminosity (L_b) is generally inferred from the [OIII] emission line luminosity (L_OIII). The key issue, in order to estimate the bolometric luminosity in these AGN, is therefore to know the bolometric correction to be applied to L_OIII. A complication arises from the fact that the observed L_OIII is affected by extinction, likely due to dust within the narrow line region. The extinction-corrected [OIII] luminosity (L^c_OIII) is a better estimator of the nuclear luminosity than L_OIII. However, so far only the bolometric correction to be applied to the uncorrected L_OIII has been evaluated. This paper is devoted to estimate the bolometric correction C_OIII=L_b/L^c_OIII in order to derive the Eddington ratios for the type 2 AGN in a sample of SDSS objects. We have collected from the literature 61 sources with reliable estimate of both L^c_OIII and X-ray luminosities (L_X). To estimate C_OIII, we combined the observed correlation between L^c_OIII and L_X with the X-ray bolometric correction. We found, contrary to previous studies, a linear correlation between L^c_OIII and L_X. We estimated C_OIII using the luminosity-dependent X-ray bolometric correction of Marconi et al. (2004), and we found a mean value of C_OIII in the luminosity ranges log L_OIII=38-40, 40-42, and 42-44 of 87, 142 and 454 respectively. We used it to calculate the Eddington ratio distribution of type 2 SDSS AGN at 0.3

研究の動機と目的

• タイプ2 AGNにおけるボロメトリック補正係数 C_OIII = L_bol / L_OIII^c を再評価し、狭線領域におけるダスト減光を補正すること。
• 過去の研究で報告されたタイプ2 AGNのエディングトン比の不一致を解消すること。特に、多くのAGNがエディングトン限界に近いかそれ以上に降着しているという主張を是正すること。
• X線輝度を全波長輝度の信頼できる代理指標とし、光度依存のX線ボロメトリック補正と組み合わせること。
• 過去の研究で観測された高いエディングトン比が、ダスト減光の影響を受けて補正されていない[OIII]線輝度に起因しているかどうかを検証すること。

提案手法

• SDSSから、信頼性の高い減光補正[OIII]線輝度（L_OIII^c）とX線輝度（L_X）の両方の測定値を持つ61個のタイプ2 AGNのサンプルを収集した。
• バルマー減衰比を用いて狭線領域におけるダスト減光を推定・補正し、L_OIII^cが本質的な核輝度を反映することを保証した。
• 3つの光度レンジにわたり、L_XとL_OIII^cの間に線形相関が成立することを確立し、過去の非線形関係の主張を反証した。
• 観測されたL_X / L_OIII^c比と、Marconiら（2004）が提示した光度依存のX線ボロメトリック補正を組み合わせ、C_OIIIを導出した。
• B06サンプルにおけるM_BH – σ*関係から得たブラックホール質量と、導出されたC_OIIIを用いてエディングトン比を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 狭線領域におけるダスト減光を補正した状態で、タイプ2 AGNにおける正しいボロメトリック補正係数 C_OIII = L_bol / L_OIII^c は何か？
• RQ2 [OIII]線輝度とX線輝度の間の相関関係は線形か非線形か。この関係性はボロメトリック補正にどのように影響を与えるか？
• RQ3 過去の研究で報告された高いエディングトン比は、[OIII]線輝度のダスト減光補正がなされていないことに起因しているか？
• RQ4 減光補正[OIII]線輝度から正確に推定された全波長輝度を用いた場合、局所的タイプ2 AGNの真のエディングトン比分布はどのようになるか？
• RQ5 Iwasawa-Taniguchi効果（Fe Kαの等価幅とX線輝度の負の相関）は、光度依存の円盤周囲の覆い因子に起因するものであり、[OIII]–X線相関に影響を与えるか？

主な発見

• 減光補正[OIII]線輝度（L_OIII^c）とX線輝度（L_X）の間に線形相関が確認された。これは、過去の非線形関係の主張とは矛盾する。
• 光度範囲log L_OIII = 38–40、40–42、42–44に対応するボロメトリック補正係数C_OIIIは、それぞれ87、142、454であった。
• 0.3 < z < 0.4のタイプ2 SDSS AGNにおける平均エディングトン比⟨λ⟩は約0.1であった。これは以前に報告された1.0とは著しく異なる。
• 過去の研究で全波長輝度が高めに推定された原因は、[OIII]線におけるダスト減光の補正がなされていなかったことによるもので、平均して約0.6 dexの過大評価が生じていた。
• 本研究の結果は、タイプ2 AGNの多くがエディングトン限界に近いかそれ以上に降着しているという主張を否定し、他のAGNサンプルで観測される一般的なエディングトン比分布と整合する。
• 本研究は、タイプ2 AGNにおける全波長輝度およびエディングトン比推定の正確性を高めるために、[OIII]線輝度の減光補正が不可欠であることを示した。