[논문 리뷰] An Improved Black Hole Mass - Bulge Luminosity Relationship for AGNs

C. M. Gaskell, John Kormendy|ArXiv.org|2009. 07. 09.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 적색이동에 따라 변화하는 섬유 개구부 효과와 은하 빛도에 따라 달라지는 호스트 빛 분율이라는 두 가지 관측 편향을 보정함으로써 AGN의 블랙홀 질량–버즈 빛도 관계를 향상시켰다. 보정 후 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계의 산란은 $\pm0.23$ 디엑스로 감소하였으며, 이는 휴면 은하보다 더 날카럽다. 또한, $L_{\text{host}}/L_{\text{AGN}}$–$L/L_{\text{Edd}}$ 관계가 엄밀한 선형 관계로 확립되었으며, 이는 호스트 오염 추정치를 정확히 산출하고, 저흡착률 AGN이 호스트 오염을 보정한 후에도 더 높은 본질적 변동성을 보임을 드러낸다.

ABSTRACT

Two effects have substantially increased the scatter in the AGN black hole mass - host galaxy bulge luminosity relationship derived from SDSS spectra. The first is that at a fixed black hole mass, the SDSS spectrum depends strongly on redshift because an SDSS fiber sees a larger fraction of the total light of more distant galaxies. The second is that at a given redshift, the fraction of host-galaxy light in the fiber increases with decreasing galaxy luminosity. We illustrate the latter effect using the Kormendy et al. (2009) light profiles of Virgo ellipticals. With allowance for the two effects, we obtain a black hole mass - bulge luminosity relationship for AGNs which has a scatter of only +/- 0.23 dex in mass. This is less than the scatter found for inactive galaxies, and is consistent with the measuring errors. We show that there is a correspondingly tight linear relationship between the fraction of host galaxy light in AGN spectra and the Eddington ratio. This linearity implies that at a given black hole mass, the host luminosities of high-accretion-rate AGNs (NLS1s) and low-accretion-rate AGNs are similar. The relationship between the fraction of host galaxy light and the Eddington ratio provides a simple means of estimating the fraction of host galaxy light in AGN spectra. This means that the real amplitude of variability of low-accretion-rate AGNs is increased relative to NLS1s.

연구 동기 및 목표

• SDSS 스펙트럼에서 유도된 AGN의 블랙홀 질량–버즈 빛도 관계에서 큰 산란을 다루기 위해.
• SDSS 섬유에서의 적색이동에 따른 섬유 개구부 효과와 은하 빛도에 따라 달라지는 호스트 빛 분율이라는 두 가지 핵심 관측 편향을 보정하기 위해.
• 이러한 편향을 고려함으로써 AGN에 대한 더 날카럽고 정확한 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계를 유도하기 위해.
• AGN 스펙트럼에서의 호스트 오염 추정치를 위한 신뢰할 수 있는 $L_{\text{host}}/L_{\text{AGN}}$–$L/L_{\text{Edd}}$ 관계를 수립하기 위해.
• 호스트 은하 빛 오염을 보정한 후 저흡착률 AGN의 진정된 광학 변동성의 폭을 추론하기 위해.

제안 방법

• 고정된 SDSS 섬유 개구부에서 포착된 호스트 은하 빛의 비율을 은하 빛도의 함수로 모델링하기 위해 Kormendy 등(2009)의 바이로 은하 타원형 빛 분포를 사용하였다.
• 관측된 $\Delta\log L_{\text{host}}$와 적색이동의 추세를 바탕으로, 다양한 적색이동에서 호스트 볼 빛도의 손실을 보정하기 위해 적색이동에 따라 변화하는 보정을 적용하였다.
• 산란을 최소화하기 위해 좁은 적색이동 및 질량 범위에서, 캐서닝된 OLS-이분법 회귀를 사용하여 $L_{\text{host}}/L_{\text{AGN}}$–$L/L_{\text{Edd}}$ 관계를 결정하였다.
• Virgo 타원형에서 유도된 개구부-빛도 관계를 사용하여 SDSS AGN 샘플의 $L_{\text{host}}$ 값에 보정을 가했다.
• 보정된 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계를 파wr-법 모델 $M_{\bullet} \propto L_{\text{host}}^{\alpha}$로 피팅하여 향상된 기울기와 산란을 결정하였다.
• 보정된 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계를 보정되지 않은 것과 비교하여 산란과 기울기 향상 정도를 정량화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SDSS AGN 스펙트럼에서의 측정된 호스트 은하 빛 분율은 적색이동과 은하 빛도에 어떻게 영향을 받는가?
• RQ2 개구부와 적색이동 효과는 AGN의 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계에서 관측된 산란에 얼마나 기여하는가?
• RQ3 측정 오차 수준으로 산란을 줄일 수 있는 보정된 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계를 도출할 수 있는가?
• RQ4 모든 AGN에서 $L_{\text{host}}/L_{\text{AGN}}$와 에드딩률 $L/L_{\text{Edd}}$ 사이에 일관된 선형 관계가 존재하는가?
• RQ5 호스트 은하 빛 오염을 보정한 후 저흡착률 AGN의 진정된 광학 변동성의 폭은 얼마인가?

주요 결과

• 개구부와 적색이동 효과를 보정한 후, AGN의 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계에서의 산란은 $\pm0.23$ 디엑스로 감소하였으며, 이는 휴면 은하에서 관측된 $\pm0.30$ 디엑스보다 더 날카롭다.
• 보정된 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계의 기울기는 $\alpha = 0.84 \pm 0.03$이며, 보정되지 않은 기울기 $\alpha = 0.69 \pm 0.02$보다 유의미하게 더 가파르다.
• $L_{\text{host}}/L_{\text{AGN}}$와 $L/L_{\text{Edd}}$ 사이에 엄밀한 선형 관계가 발견되었으며, 기울기는 $0.99 \pm 0.11$이었다. 이는 고흡착률 및 저흡착률 AGN의 호스트 빛도가 고정된 $M_{\bullet}$에서 유사하다는 것을 시사한다.
• $L_{\text{host}}/L_{\text{AGN}}$–$L/L_{\text{Edd}}$ 관계는 AGN 스펙트럼에서의 호스트 오염 추정치를 단순하게 산출할 수 있는 방법을 제공한다.
• 저흡착률 AGN은 호스트 은하 빛 오염을 보정한 후 NLS1보다 더 높은 본질적 광학 변동성 폭을 보이며, 이는 그들의 스펙트럼에서 더 높은 호스트 분율 때문인 것으로 나타났다.
• 보정된 $M_{\bullet}$–$L_{\text{host}}$ 관계의 작은 산란은 Dibai 방법을 통해 유도된 블랙홀 질량의 신뢰성을 뒷받침하며, AGN 간 블랙홀 반사층 구조와 SED의 높은 유사성을 암시한다.