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

Gustavo Orellana, Neil M. Nagar+6 more|May 5, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 68被引用 3

一句话总结

本研究对红移 z~2 的亚毫米波探测到的、射电宁静类星体进行了近红外光谱观测，以精确测量红移、黑洞质量及外流/内流速度。研究发现，这些类星体的黑洞质量为 log M_BH ≈ 9.0–9.7，吸积速率接近爱丁顿极限，并表现出强烈的外流（最高达 3000 km s⁻¹），其恒星形成速率比 SFR–吸积率相关性所预测的高出一个数量级。

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 (

研究动机与目标

• 提高高红移、亚毫米波明亮类星体的红移测量精度，以研究其动力学性质与外流/内流现象。
• 利用 Hα 线宽与连续谱光度估算黑洞质量与吸积速率。
• 通过远红外光度研究尘埃遮蔽类星体中恒星形成与活动星系核活动之间的关联。
• 将亚毫米波探测类星体与 z~2 时光学明亮但亚毫米波暗弱的类星体进行比较，评估黑洞增长与恒星形成方面的差异。
• 在极端类星体中检验 SFR–吸积率相关性，尤其关注高光度区域。

提出的方法

• 采用近红外光谱测量 Hα 发射线轮廓，包括其红移、宽度与光度。
• 通过分析系统红移蓝移的紫外发射线，检测电离气体外流。
• 利用 Hα 线的 FWHM 与连续谱光度估算黑洞质量，并对线宽成分贡献进行修正。
• 基于总辐射光度与黑洞质量推导爱丁顿分数与吸积速率。
• 利用标准校准关系，通过亚毫米波远红外光度估算恒星形成速率（SFR）。
• 将结果与现有类星体样本（如 Shemmer et al. 2004）及跨越六个数量级的 SFR–吸积率相关性进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 亚毫米波探测到的、z~2 的射电宁静类星体的精确红移与动力学特性（内流/外流）是什么？
• RQ2 亚毫米波探测类星体中的黑洞质量与吸积速率与 z~2 时光学明亮但亚毫米波暗弱的类星体相比如何？
• RQ3 亚毫米波探测类星体中的恒星形成速率在多大程度上偏离了活动星系中已建立的 SFR–吸积率相关性？
• RQ4 这些类星体宽线区中观测到的外流是否由活动星系核反馈驱动，其强度如何？
• RQ5 将这些极端亚毫米波类星体纳入后，是否会影响高光度区域 SFR–吸积率相关性的形状或离散度？

主要发现

• 所有类星体的 Hα 线均需包含一个极宽（≥5000 km s⁻¹）与一个中等宽度（≥1500 km s⁻¹）的高斯成分，未检测到窄成分。
• 系统红移的紫外发射线表现出显著的蓝移速度偏移，表明宽线区存在强外流，速度最高达 3000 km s⁻¹。
• 黑洞质量估算范围为 log M_BH = 9.0–9.7，爱丁顿分数在 0.5 至 ∼1 之间，表明接近爱丁顿吸积。
• 尽管亚毫米波流量更高，这些亚毫米波探测类星体在黑洞质量与吸积速率方面与 Shemmer et al. (2004) 的光学明亮类星体样本无明显差异。
• 这些类星体的恒星形成速率比 SFR–吸积率相关性所预测的高出一个数量级，处于该关系的极端端。
• 存在微弱趋势表明，恒星形成最强烈的类星体黑洞质量与吸积速率较低，但该趋势仍在更广泛样本的离散范围内。