[論文レビュー] VLT/ISAAC Spectra of the H-beta Region in Intermediate-Redshift Quasars II. Black Hole Mass and Eddington Ratio

J. W. Sulentic, P. Repetto+4 more|ArXiv.org|Jun 13, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 5被引用数 37

ひとこと要約

本研究では、VLT/ISAACのHβスペクトルを用いて約300個の中赤方偏移クェーサーのブラックホール質量とEddington比を導出し、より正確に準拡散領域の成分を分離する修正されたFWHM(Hβ)測定値を適用することで、準拡散質量推定値を改善した。修正されたFWHM(Hβ)を用いることで、極端なブラックホール質量（log M_BH > 10）はありえず、視線方向の配置の影響を補正した後も、超Eddington放射体の顕著な集団は存在しないことが判明した。

ABSTRACT

We derive black hole masses for a sample of about 300 AGNs in the redshift range 0 < z < 2.5. We use the same virial velocity measure (FWHM Hbeta broad component) for all sources which represents a significant improvement over previous studies. We review methods and caveats for determining AGN black hole masses via the virial assumption for motions in the gas producing low ionization broad emission lines. We derive a corrected FWHM measure for the broad component of H-beta that better estimates the virialized line emitting component by comparing our FWHM measures with a sample of reverberated sources with H-beta radial velocity dispersion measures. We also consider the FWHM of the FeII 4570 blend as a potential alternative velocity estimator. We find a range of black hole mass between log M ~ 6 - 10, where the black hole mass M is in solar masses. Estimates using corrected FWHM, as well as FWHM(Fe II) measures, reduce the number of sources with log M > 9.5 and suggest that extremely large M values (log M >~ 10) may not be realistic. Derived Eddington ratio values values show no evidence for a significant population of super-Eddington radiators especially after correction is made for sources with extreme orientation to our line of sight. Sources with FWHM(Hbeta broad component)

研究の動機と目的

• 準拡散領域の成分をより正確に分離する修正されたFWHM(Hβ)測定値を適用することで、中赤方偏移クェーサーにおけるブラックホール質量推定値の改善を図ること。
• AGNにおけるHβおよびFe ii λ4570の速度推定子としての準拡散仮定の妥当性を評価すること。
• ブラックホール質量およびEddington比の分布を調査し、特に超Eddington放射体の存在を検証すること。
• 源の配置やラインプロファイルの非対称性が質量および放射度推定値に与える影響を検討すること。
• Hβプロファイル内の非準拡散成分を考慮することで、ブラックホール質量の系統的過大評価を低減すること。

提案手法

• 0 < z < 2.5の300個のAGNに対してVLT/ISAACを用いたHβ線幅測定を行い、質量推定に用いる。
• リバーブバーションマッピングで得られた源と比較することで、準拡散成分を分離する修正されたFWHM(Hβ)測定値を適用する。
• Hβに基づく質量と一貫性があるかを検証するため、FHW(Fe ii λ4570)を代替の速度推定子として検討する。
• virial質量式 M_BH = f × v² × r_BLR / G を用い、r_BLR は λLλ(5100 Å) を用いて推定する。r_BLR ∝ (λLλ)^α とし、α ≈ 0.67 とする。
• 5100 Å帯域の静止系放射度から L/L_Edd を推定するため、ボロメトリック補正係数10を用いる。
• ΛCDM宇宙論に基づきK補正および距離輝度計算を実施し、絶対等級および放射度を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 修正されたFWHM(Hβ)を用いた場合、中赤方偏移クェーサーにおけるブラックホール質量の真の分布はどのようなものか？
• RQ2 極めて高いブラックホール質量（log M_BH ≥ 10）は物理的に現実的なのか、それとも補正されていないラインプロファイルの非対称性に起因するアーティファクトなのか？
• RQ3 超Eddington率で吸収しているクェーサーの顕著な集団は存在するのか？また、配置の影響はこの推定にどのように作用するか？
• RQ4 FWHM(Fe ii λ4570)とFWHM(Hβ)は、virial質量測定における速度推定子としてどのように比較されるか？
• RQ5 人口Bの源における赤方偏移または非対称なHβプロファイルは、質量およびEddington比推定値にどの程度バイアスをもたらすか？

主な発見

• ブラックホール質量は log M_BH ≈ 6.0 から 10.0 太陽質量の範囲に分布するが、修正されたFWHM(Hβ)を用いることで、log M_BH > 9.5 の源の数が減少し、極端な質量（log M_BH ≥ 10）はありえないことが示唆された。
• FWHM(Fe ii λ4570)のブレンドは、Hβに基づく質量推定値の信頼性を支持する一貫性ある代替速度推定子を提供した。
• 視線方向の極端な配置の影響を補正した後も、超Eddington放射体の顕著な集団は検出されなかった。
• FWHM(Hβ) < 4000 km s⁻¹ の源は、広帯域のAGNに比べて系統的に高い L/L_Edd および低い M_BH を示しており、異なる吸収または幾何的性質を示唆している。
• 本研究では、C IVのような高イオン化線よりもHβが準拡散運動をより良い指標として示すことが確認された。C IVはしばしば吹き出しのためのブルーシフトや非対称性を示すことがある。
• 修正されたFWHM(Hβ)測定値は、ラインプロファイル内の非準拡散成分による汚染を最小限に抑えることで、質量推定値の著しい改善をもたらした。