[논문 리뷰] Intermediate resolution H-beta spectroscopy and photometric monitoring of 3C 390.3 I. Further evidence of a nuclear accretion disk

A. I. Shapovalova, A. N. Burenkov외 14명|ArXiv.org|2001. 06. 22.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 75인용 수 48

한 줄 요약

이 연구는 1995년에서 2000년 사이에 활성은하핵 3C 390.3의 중간 해상도 Hβ 스펙트로스코피 및 광도 모니터링을 수행하여, 시간에 따라 변화하는 반사 레이턴시 지연과 비대칭적인 Hβ 프로파일을 규명하였으며, 이는 넓은 발광선 영역의 원천으로서의 적축 디스크를 지지한다. 데이터는 Hβ 복합체 속도 차이와 연속 스펙트럼 밀도 사이에 반비례 관계가 있음을 보여주며, 이는 저조도율에서 방출 영역이 내측으로 이동함을 시사한다. 반사 레이턴시 맵핑을 통해 최적의 블랙홀 질량은 $2.1 \times 10^9\,M_\odot$로 추정된다.

ABSTRACT

We have monitored the AGN 3C390.3 between 1995 and 2000.Two large amplitude outbursts, of different duration, in continuum and H beta light were observed ie.: in October 1994 a brighter flare that lasted about 1000 days and in July 1997 another one that lasted about 700 days were detected. The flux in the H beta wings and line core vary simultaneously, a behavior indicative of predominantly circular motions in the BLR.Important changes of the Hbeta emission profiles were detected: at times, we found profiles with prominent asymmetric wings, as those normaly seen in Sy1s, while at other times, we observe profiles with weak almost symmetrical wings, similar to those seen in Sy1.8s. We found that the radial velocity difference between the red and blue bumps is anticorrelated with the light curves of H beta and continuum radiation.e found that the radial velocity difference between the red and blue bumps is anticorrelated with the light curves of H-beta and continuum radiation. Theoretical H-beta profiles were computed for an accretion disk, the observed profiles are best reproduced by an inclined disk (25 deg) whose region of maximum emission is located roughly at 200 Rg. The mass of the black hole in 3C 390.3, estimated from the reverberation analysis is Mrev = 2.1 x 10^9 Msun, ie. 5 times larger than previous estimates

연구 동기 및 목표

• 장기적인 스펙트로스코픽 및 광도 모니터링을 통해 사이는 은하 3C 390.3의 넓은 발광선 기원을 조사하기 위해.
• 관측된 Hβ 발광과 연속 스펙트럼 밀도의 변동성이 적축 디스크 모형 또는 이중 블랙홀과 같은 대안 모형에 의해 설명될 수 있는지 확인하기 위해.
• 연속 스펙트럼과 Hβ 변동 사이의 시간 지연을 측정하여 넓은선 영역의 크기와 기하학적 구조를 추론하기 위해.
• Hβ 프로파일 형상과 속도 구조의 변화를 분석하여 운동역학 모형(예: 디스크 대 기체 유동 가스)을 구별하기 위해.
• 반사 레이턴시 맵핑을 통해 블랙홀 질량을 추정하고 이전 추정치와 비교하기 위해.

제안 방법

• 1995~2000년 동안 5년간 중간 해상도 Hβ 스펙트로스코피를 확보하여 3C 390.3의 밀도 및 프로파일 변동성을 모니터링하였다.
• B-대역 광도 모니터링을 통해 더 긴 기간 동안 연속 스펙트럼 변동성을 추적하였으며, 1966년에서 1982년까지의 데이터를 포함하였다.
• 교차상관 분석을 적용하여 연속 스펙트럼과 Hβ 밀도 변동 사이의 시간 지연를 측정하였으며, 이로써 변화하는 지연(다른 시기 동안 각각 약 100일과 35/100일)을 규명하였다.
• 프로파일 분해를 통해 Hβ의 붉은쪽과 파랑쪽 날개를 분석하여 복합체 간의 도플러 속도 차이를 측정하였다.
• 적축 디스크 기하학을 가정한 모형 피팅을 수행하였으며, 관측치와 일치시키기 위해 기울기 각도와 방출 반경을 최적화하였다.
• 반사 레이턴시-rms 방법을 사용하여 지연-밀도 관계에서 블랙홀 질량을 추정하였으며, $M_{\text{rev}} \approx 2.1 \times 10^9\,M_\odot$의 결과를 도출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 3C 390.3에서 연속 스펙트럼과 Hβ 변동 사이의 시간 지연이 넓은선 영역에 디스크 유사한 구조가 있음을 지지하는가?
• RQ2 왜 Hβ 발광선 프로파일은 때로는 비대칭 날개를 보이고, 때로는 대칭적인 프로파일을 보이며, 이는 방출 영역에 대해 무엇을 시사하는가?
• RQ3 Hβ 복합체 속도 차이와 연속 스펙트럼 밀도 사이의 관측된 반비례 관계는 적축 디스크 모형과 일치하는가?
• RQ4 관측된 프로파일 변동성은 이중 블랙홀 시스템에 의해 설명될 수 있으며, 데이터는 이러한 모형에 대해 어떤 제약 조건을 제공하는가?
• RQ5 반사 레이턴시 맵핑을 통해 3C 390.3의 중심 블랙홀 질량은 얼마로 추정되며, 이는 이전 추정치와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 시간에 따라 변화하는 반사 레이턴시 지연이 관측되었다: 1995–1997년 약 100일, 1998–1999년에는 이중 지연(약 100일과 약 35일)이 관측되어 BLR 기하학의 변화를 시사한다.
• Hβ 복합체의 붉은쪽과 파랑쪽 사이의 도플러 속도 차이가 연속 스펙트럼 밀도와 반비례하였다: 연속 스펙트럼이 감소할수록 증가(최대 약 2000 km s⁻¹)하여, 방출 영역의 내측 이동을 나타낸다.
• Hβ 프로파일 형상은 동적으로 변화하였다: 일부 시기에는 사이라인 1 은하의 특징적인 비대칭적이고 넓은 날개를 보였고, 다른 시기에는 사이라인 1.8와 유사하게 대칭적이고 약한 날개를 보였다.
• 최적의 적축 디스크 모형은 약 25°의 기울기 각도와 약 200 $R_g$의 최대 방출 반경을 요구하였으며, 이는 X선 조사 모형과 일치한다.
• 반사 레이턴시 맵핑을 통해 추정된 블랙홀 질량은 $2.1 \times 10^9\,M_\odot$였으며, 이는 이전 추정치보다 5배 더 큰 값이었다.
• 기체 유동 가스나 초거대 이중 블랙홀 모형은 데이터로 거부되었으며, 반면 X선 조사 변화에 따라 방출 영역이 반경 방향으로 이동하는 변화하는 조도율 모형이 유리하다.