宇宙正午的一颗大红点

我们报告在$z=6.3$类星体SDSSJ1030+0524周围天区发现了一颗红点（LRD），命名为BiRD（“大红点”），红移$z=2.33$。利用NIRCam图像，我们将其识别为该天区点源在$F200W-F356W$颜色与$F356W$星等图中的明亮异常值。NIRCam/WFSS光谱揭示了HeI$\lambda 10830$和PaG谱线的发射，两者均显示出窄成分和宽成分（$FWHM\gtrsim 2000\ \rm kms^{-1}$）。HeI谱线受到吸收特征的影响，该吸收特征追踪了处于$2^3S$能级、柱密度$N\sim 0.5-1.2\times 10^{14}\rm cm^{-2}$的稠密气体，具体取决于吸收体的位置，该吸收体以$\Delta v \sim -830\ \rm kms^{-1}$的速度外流。正如在大多数LRD中观察到的那样，BiRD没有显示出X射线或射电发射。由PaG宽成分推断出的黑洞质量和热光度分别为$M_{\rm BH}\sim 10^8\rm M_{\odot}$和$L_{\rm bol}\sim 2.9\times 10^{45}\rm ergs^{-1}$。有趣的是，BiRD与另外两个在宇宙正午经光谱证认的LRD——$z=2.26$的GN-28074（“罗塞塔石碑”）和$z=3.1$的RUBIES-BLAGN-1——呈现出严格的相似性。在这三个源中均探测到的蓝移HeI吸收表明，气体外流可能在LRD中普遍存在。我们基于JWST数据，首次估算了$z<3$处LRD的空间密度，作为$L_{\rm bol}$和黑洞质量的函数。该空间密度仅比具有相当$L_{\rm bol}$和$z$的紫外选择的类星体低约2-3倍，这意味着LRD对更广泛AGN群体的贡献在宇宙正午也是显著的。在黑洞质量方面也观察到类似的趋势。如果正如近期理论所暗示的那样，LRD探测了黑洞种子非常早期且快速的增长，那么我们的发现可能表明黑洞种子的形成至少在宇宙正午之前仍然高效。