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

A. Lamastra, S. Bianchi+4 more|arXiv (Cornell University)|May 27, 2009

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 42被引用 86

一句话总结

本研究利用消光修正后的[OIII]线光度重新标定了类型2 AGN的总光度，发现修正后的[OIII]光度与X射线光度之间存在线性相关关系。研究得出，对于光度范围分别为 log L_OIII = 38–40、40–42 和 42–44 的类型2 AGN，其总光度修正因子 C_OIII 分别为 87、142 和 454，并得出结论：在红移 0.3 < z < 0.4 的SDSS样本中，类型2 AGN并未以接近爱丁顿极限的速率吸积，这与先前声称存在爱丁顿极限吸积的结论相矛盾。

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

研究动机与目标

• 重新评估类型2 AGN的总光度修正因子 C_OIII = L_bol / L_OIII^c，对窄线区的尘埃消光进行修正。
• 解决先前对类型2 AGN爱丁顿比估计中的矛盾，这些估计声称有显著比例的AGN以接近或超过爱丁顿极限的速率吸积。
• 使用X射线光度作为总光度的可靠代理，并结合光度依赖的X射线总光度修正因子。
• 检验先前研究中观测到的高爱丁顿比是否源于未修正的[OIII]线光度受尘埃消光影响。

提出的方法

• 从SDSS中选取了61个类型2 AGN样本，其消光修正后的[OIII]线光度（L_OIII^c）和X射线光度（L_X）均有可靠测量。
• 利用巴耳末减量估算并修正窄线区的尘埃消光，确保L_OIII^c真实反映核区本征光度。
• 在三个光度区间内建立了L_X与L_OIII^c之间的线性相关关系，与先前提出的非线性关系相矛盾。
• 将观测到的L_X / L_OIII^c 比值与Marconi等人（2004）提出的光度依赖X射线总光度修正因子相结合，推导出C_OIII。
• 利用推导出的C_OIII和B06样本中M_BH – σ*关系得到的黑洞质量，计算爱丁顿比。

实验结果

研究问题

• RQ1 在窄线区尘埃消光得到修正的前提下，类型2 AGN的正确总光度修正因子 C_OIII = L_bol / L_OIII^c 是多少？
• RQ2 [OIII]线光度与X射线光度之间的观测相关关系是否支持线性或非线性关系，这种关系如何影响总光度修正？
• RQ3 先前研究中报告的类型2 AGN的高爱丁顿比是否源于[OIII]线光度未修正的消光影响？
• RQ4 当利用消光修正后的[OIII]线光度准确估计总光度时，本地类型2 AGN的真实爱丁顿比分布是什么？
• RQ5 岩崎-谷口效应（Fe Kα等效宽度与X射线光度呈反相关）是否意味着存在光度依赖的尘埃包覆因子，从而影响[OIII]–X射线相关关系？

主要发现

• 发现消光修正后的[OIII]线光度（L_OIII^c）与X射线光度（L_X）之间存在线性相关关系，与早期提出的非线性关系相矛盾。
• 在光度范围 log L_OIII = 38–40、40–42 和 42–44 内，总光度修正因子 C_OIII 分别估计为 87、142 和 454。
• 在红移 0.3 < z < 0.4 的类型2 SDSS AGN中，平均爱丁顿比 ⟨λ⟩ 约为 0.1，而非先前报告的 1.0。
• 先前研究中总光度的高估归因于[OIII]线光度未修正的尘埃消光，这使得L_OIII平均被高估约0.6 dex。
• 研究结果否定了存在显著比例的类型2 AGN以或超过爱丁顿极限吸积的结论，使其与其它AGN样本中典型的爱丁顿比分布一致。
• 本研究证明，对[OIII]线光度进行消光修正，是准确估计类型2 AGN总光度和爱丁顿比的关键。