[논문 리뷰] Sub-millimeter Detected z~2 Radio-quiet QSOs: Accurate Redshifts, Black Hole Masses, and Inflow/Outflow Velocities

Gustavo Orellana, Neil M. Nagar외 6명|2011. 05. 05.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 68인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 z~2에서 sub-millimeter으로 검출된, 라디오-침묵적인 QSOs에 대해 near-IR 분광법을 적용하여 정확한 적색편이, 블랙홀 질량, 그리고 유동/유입 속도를 측정한다. 연구 결과, 이러한 QSOs는 log M_BH ≈ 9.0–9.7의 블랙홀 질량을 지니며, Eddington 한계 근처에서 은하핵 활동을 보이며, 최대 3000 km s⁻¹까지의 강력한 유동을 나타내며, 별 형성률은 SFR–적응률 상관관계에 의해 예측된 것보다 약 10배 높은 것으로 나타났다.

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 (

연구 동기 및 목표

• 고적색편이, sub-millimeter으로 밝은 QSOs의 적색편이 정확도를 향상시켜 운동학적 성질과 유동/유입을 연구하기 위해.
• Hα 선의 너비와 연속 스펙트럼 빛의 세기를 사용하여 블랙홀 질량과 적응률을 추정하기 위해.
• 먼지가 많은 QSOs에서 별 형성(적외선 복사 빛의 세기로 측정)과 AGN 활동 간의 관계를 조사하기 위해.
• z~2에서 sub-mm로 검출된 QSOs와 optically 밝고, sub-mm로는 어두운 QSOs를 비교하여 블랙홀 성장과 별 형성의 차이를 평가하기 위해.
• 특히 고광도에서의 SFR–적응률 상관관계를 극단적인 QSOs에서 테스트하기 위해.

제안 방법

• Hα 발광선의 프로파일(적색편이, 너비, 빛의 세기)을 측정하기 위해 near-IR 분광법을 사용하였다.
• 이온화된 가스의 유동을 탐지하기 위해, 복사선의 파장이 파장의 왼쪽으로 이동한 정도를 분석하기 위해, 휴대용 UV 발광선을 분석하였다.
• Hα 선의 FWHM와 연속 스펙트럼 빛의 세기를 사용하여 블랙홀 질량을 추정하였으며, 선 성분 기여에 대한 보정을 적용하였다.
• 볼로메트릭 빛의 세기와 블랙홀 질량에서부터 Eddington 비율과 적응률을 유도하였다.
• 표준 보정을 사용하여 sub-mm 적외선 복사 빛의 세기를 기반으로 별 형성률(SFR)을 추정하였다.
• 결과는 기존의 QSO 샘플(예: Shemmer et al. 2004)과 비교되었으며, 6개의 지수 범위에 걸쳐 SFR–적응률 상관관계를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 sub-millimeter으로 검출된, z~2, 라디오-침묵적인 QSOs의 정확한 적색편이와 운동학적 성질(유입/유동)은 무엇인가?
• RQ2 sub-mm로 검출된 QSOs의 블랙홀 질량과 적응률은 z~2에서 optically 밝고, sub-mm로는 어두운 QSOs와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 sub-mm로 검출된 QSOs의 별 형성률은 기존의 SFR–적응률 상관관계에서 얼마나 벗어나 있는가?
• RQ4 이 QSOs의 블랙홀 영역에서 관측된 유동은 AGN 피드백에 의해 유도되는가, 그리고 그 강도는 어느 정도인가?
• RQ5 이러한 극단적인 sub-mm QSOs를 포함함으로써, 고광도에서 SFR–적응률 상관관계의 형태나 산란 정도가 어떻게 변화하는가?

주요 결과

• 모든 QSOs의 Hα 선은 넓이가 5000 km s⁻¹ 이상인 매우 넓은 성분과 너비가 1500 km s⁻¹ 이상인 중간 너비 성분가 필요했으며, 좁은 성분은 관측되지 않았다.
• 휴대용 UV 발광선은 심한 왼쪽 이동을 보이며, 블랙홀 영역에서 강력한 유동(최대 3000 km s⁻¹)이 있음을 나타내었다.
• 블랙홀 질량은 log M_BH = 9.0–9.7의 범위로 추정되었으며, Eddington 비율은 0.5에서 약 1 사이로, 거의 Eddington 한계에 가까운 적응을 보였다.
• sub-mm로 검출된 QSOs는 더 높은 sub-mm 빛의 세기를 지니고 있음에도 불구하고, Shemmer et al. (2004)의 optically 밝은 QSO 샘플과 블랙홀 질량과 적응률에서 구분되지 않았다.
• 이 QSOs의 별 형성률은 SFR–적응률 상관관계에 의해 예측된 것보다 약 10배 높았으며, 이는 관계의 극단적인 끝부분에 위치함을 시사했다.
• 가장 강한 별 형성 QSOs에서는 블랙홀 질량과 적응률이 낮아지는 약한 경향이 관측되었지만, 이는 전체 샘플의 산란 범위 내에 있었다.