[论文解读] VLT/ISAAC Spectra of the H-beta Region in Intermediate-Redshift Quasars II. Black Hole Mass and Eddington Ratio

J. W. Sulentic, P. Repetto+4 more|ArXiv.org|Jun 13, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 5被引用 37

一句话总结

本研究利用VLT/ISAAC的Hβ光谱，对约300个中红移类星体的黑洞质量与爱丁顿比进行推导，采用校正后的FWHM(Hβ)测量方法以改进维里质量估计。结果表明，极端黑洞质量（log M_BH > 10）的可能性极低，且在考虑视线方向效应校正后，不存在显著的超爱丁顿辐射体群体。

ABSTRACT

We derive black hole masses for a sample of about 300 AGNs in the redshift range 0 < z < 2.5. We use the same virial velocity measure (FWHM Hbeta broad component) for all sources which represents a significant improvement over previous studies. We review methods and caveats for determining AGN black hole masses via the virial assumption for motions in the gas producing low ionization broad emission lines. We derive a corrected FWHM measure for the broad component of H-beta that better estimates the virialized line emitting component by comparing our FWHM measures with a sample of reverberated sources with H-beta radial velocity dispersion measures. We also consider the FWHM of the FeII 4570 blend as a potential alternative velocity estimator. We find a range of black hole mass between log M ~ 6 - 10, where the black hole mass M is in solar masses. Estimates using corrected FWHM, as well as FWHM(Fe II) measures, reduce the number of sources with log M > 9.5 and suggest that extremely large M values (log M >~ 10) may not be realistic. Derived Eddington ratio values values show no evidence for a significant population of super-Eddington radiators especially after correction is made for sources with extreme orientation to our line of sight. Sources with FWHM(Hbeta broad component)

研究动机与目标

• 通过应用校正后的FWHM(Hβ)测量方法，更好地分离出维里化宽线区成分，以改进中红移类星体中黑洞质量的估计。
• 评估Hβ与Fe ii λ4570作为活动星系核中速度估计器时，维里假设的可靠性。
• 研究黑洞质量与爱丁顿比的分布，特别检验是否存在超爱丁顿辐射体。
• 考察源方向与线轮廓不对称性对质量与光度估计的影响。
• 通过考虑Hβ轮廓中非维里化成分的影响，减少黑洞质量的系统性高估。

提出的方法

• 利用VLT/ISAAC对红移0 < z < 2.5的300个AGN进行Hβ发射线的光谱观测，测量FWHM(Hβ)以估算质量。
• 应用通过与时延映射源比较得出的校正后FWHM(Hβ)测量方法，以分离出维里化成分。
• 将FWHM(Fe ii λ4570)作为替代速度估计器，以检验其与基于Hβ的质量估计的一致性。
• 采用维里质量公式 M_BH = f × v² × r_BLR / G，其中 r_BLR 通过 λLλ(5100 Å) 估算，满足 r_BLR ∝ (λLλ)^α，且 α ≈ 0.67。
• 使用10的玻尔宾修正因子，由Rest-frame 5100 Å光度估算 L/L_Edd。
• 在ΛCDM宇宙学框架下应用K校正与光度距离计算，推导绝对星等与光度。

实验结果

研究问题

• RQ1 当使用校正后的FWHM(Hβ)时，中红移类星体中黑洞质量的真实分布是什么？
• RQ2 极端高黑洞质量（log M_BH ≥ 10）在物理上是否合理，还是未校正的线轮廓不对称性导致的伪影？
• RQ3 是否存在显著的类星体群体以超爱丁顿速率吸积？视线方向如何影响该估计？
• RQ4 FWHM(Fe ii λ4570)与FWHM(Hβ)作为维里质量测量的速度估计器，其表现如何比较？
• RQ5 在B类源中，红移或不对称的Hβ轮廓在多大程度上会偏差质量与爱丁顿比估计？

主要发现

• 黑洞质量范围为 log M_BH ≈ 6.0 至 10.0 太阳质量，但经校正后的FWHM(Hβ)显著减少了 log M_BH > 9.5 的源数量，表明极端质量（log M_BH ≥ 10）极不可能存在。
• FWHM(Fe ii λ4570)混合线提供了与Hβ基质量估计一致的替代速度估计器，支持了基于Hβ的质量估计的可靠性。
• 在考虑极端视线方向效应校正后，未发现显著的超爱丁顿辐射体群体，否则该效应可能高估 L/L_Edd。
• FWHM(Hβ) < 4000 km s⁻¹ 的源表现出系统性更高的 L/L_Edd 与更低的 M_BH，表明其吸积或几何特性与宽线AGN不同。
• 本研究证实，Hβ比高电离线（如C IV）更能准确追踪维里化运动，后者常因外流而表现出蓝移与不对称性。
• 校正后的FWHM(Hβ)测量方法通过最小化线轮廓中非维里化成分的污染，显著提升了质量估计的准确性。