[논문 리뷰] The bolometric luminosity of type 2 AGN from extinction-corrected [OIII]: no evidence for Eddington-limited sources

A. Lamastra, S. Bianchi외 4명|arXiv (Cornell University)|2009. 05. 27.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 42인용 수 86

한 줄 요약

이 연구는 흡착 보정된 [OIII] 선 빛의 세기로 유형 2 AGN의 볼로메트릭 빛의 세기(광도)를 재보정하며, 보정된 [OIII]와 X선 광도 사이에 선형 상관관계가 있음을 발견한다. 빛의 세기 범위 log L_OIII = 38–40, 40–42, 42–44에 대해 각각 C_OIII 값은 87, 142, 454로 추정되었으며, 0.3 < z < 0.4 범위의 SDSS 샘플 내 유형 2 AGN가 Eddington 한계에 가까운 적층을 하지 않는다는 결론을 내리며, 이는 이전에 Eddington 한계에 도달하는 적층이 있다고 주장한 바와 정면으로 배치된다.

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

연구 동기 및 목표

• 유형 2 AGN의 볼로메트릭 보정 계수 C_OIII = L_bol / L_OIII^c를 재평가하며, 좁은 선 영역 내 먼지 흡착을 보정한다.
• 이전 연구에서 유형 2 AGN의 Eddington 비율을 추정할 때 발생한 모순을 해결한다. 이전 연구는 상당수의 AGN가 Eddington 한계에 가까운 또는 그 이상의 속도로 적층하고 있다고 주장했다.
• X선 광도를 볼로메트릭 광도의 신뢰할 수 있는 대체 지표로 사용하며, 빛의 세기 의존성 있는 X선 보정 계수를 통합한다.
• 이전 연구에서 관측된 높은 Eddington 비율이 먼지 흡착으로 영향을 받은 보정되지 않은 [OIII] 광도로 인해 발생하는지 테스트한다.

제안 방법

• SDSS에서 유형 2 AGN 61개의 샘플을 확보하였으며, 이들은 흡착 보정된 [OIII] 광도(L_OIII^c)와 X선 광도(L_X)의 신뢰할 수 있는 측정치를 모두 확보하고 있다.
• Balmer 감쇠를 사용하여 좁은 선 영역 내 먼지 흡착을 추정하고 보정함으로써, L_OIII^c가 본질적인 핵 광도를 반영하도록 확보한다.
• 세 광도 범위에 걸쳐 L_X와 L_OIII^c 사이에 선형 상관관계를 확립하였으며, 이는 이전 연구에서 주장한 비선형 관계와 정면으로 배치된다.
• 관측된 L_X / L_OIII^c 비율과 Marconi 등(2004)에서 제시한 빛의 세기 의존성 있는 X선 보정 계수를 조합하여 C_OIII를 유도한다.
• B06 샘플의 M_BH – σ* 관계에서 유도된 블랙홀 질량을 사용하여 유도된 C_OIII와 함께 Eddington 비율을 계산한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 유형 2 AGN의 정확한 볼로메트릭 보정 계수 C_OIII = L_bol / L_OIII^c는 좁은 선 영역 내 먼지 흡착을 고려할 때 어떻게 되는가?
• RQ2 [OIII] 광도와 X선 광도 사이의 관계는 선형인지 비선형인지 확인되며, 이는 볼로메트릭 보정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 이전 연구에서 보고된 높은 Eddington 비율은 [OIII] 선 광도에서 보정되지 않은 흡착으로 인한 것인가?
• RQ4 흡착 보정된 [OIII] 광도로부터 정확하게 추정된 볼로메트릭 광도를 사용할 때, 국지적 유형 2 AGN의 진정된 Eddington 비율 분포는 어떠한가?
• RQ5 Iwasawa-Taniguchi 효과(Fe Kα 등화도와 X선 광도 사이의 반비례 관계)는 [OIII]–X선 상관관계에 영향을 주는 빛의 세기 의존성 토러스 커버링 요인을 암시하는가?

주요 결과

• 흡착 보정된 [OIII] 광도(L_OIII^c)와 X선 광도(L_X) 사이에 선형 상관관계가 발견되었으며, 이는 이전 연구에서 주장한 비선형 관계와 정면으로 배치된다.
• 빛의 세기 범위 log L_OIII = 38–40, 40–42, 42–44에 대해 각각 C_OIII 값은 87, 142, 454로 추정되었다.
• 0.3 < z < 0.4 범위의 유형 2 SDSS AGN의 평균 Eddington 비율 ⟨λ⟩은 약 0.1로 추정되었으며, 이는 이전에 보고된 1.0과는 다름을 확인하였다.
• 이전 연구에서 볼로메트릭 광도가 과대평가된 것은 [OIII] 선에서 보정되지 않은 먼지 흡착으로 인한 것으로, 평균적으로 L_OIII가 약 0.6 dex 증가하였다.
• 이 연구 결과는 상당수의 유형 2 AGN가 Eddington 한계에 도달하거나 그 이상으로 적층하고 있다는 주장에 반박하며, 다른 AGN 샘플에서 관측되는 일반적인 Eddington 비율 분포와 일치한다.
• 이 연구는 유형 2 AGN에서 볼로메트릭 광도와 Eddington 비율 추정치의 정확성을 확보하기 위해 [OIII] 광도의 흡착 보정이 필수적임을 입증한다.