HST 确认宇宙正午时期的亚 5 kpc 双类星体对

在宇宙正午时期($z\sim1-3$)，当恒星形成和黑洞增长同时达到峰值时，星系合并被认为会触发双活动星系核(AGN)，最终并合为超大质量黑洞(SMBH)双黑洞。然而，观测分离距离在亚 5 kpc 临界阶段（最终并合前阶段）的双类星体一直具有挑战性，主要受限于角分辨率。我们从 59,025 个 SDSS 类星体中选取了两个位于 Hyper Suprime-Cam 巡天覆盖范围内的亚角秒双类星体，并利用哈勃空间望远镜(HST)高分辨率成像和缝谱观测进行了确认。我们确认了 SDSS J1625+4309($z=1.647$，分离距离 0.5"/4.7 kpc)和 SDSS J0229$-$0514($z=3.174$，分离距离 0.42"/3.2 kpc)，探测了亚 5 kpc 分离区间。通过 WFC3/IR 直接成像(F140W)与光栅光谱(G141)的新型组合，我们从形态上分辨了两个分量，并通过在每个核中探测到 H$\beta$+[OIII] 和 MgII 发射线，从光谱上确认了其双类星体性质。二维图像分解揭示了不同的宿主星系形态：J1625+4309 展现出延展的扰动结构($R_e$=4.7 kpc)，表明正在进行的重大并合，而 J0229$-$0514 展现出致密的宿主($R_e$=1.4 kpc)，暗示处于较高级的并合阶段。基于维里关系的黑洞质量估计给出 M$_{\mathrm{BH}} \sim 10^{8.1}-10^{8.7} M_\odot$，视线方向速度偏移分别为 $(0.7\pm0.1)\times10^{3}$ km s$^{-1}$ 和 $(1.0\pm0.2)\times10^{3}$ km s$^{-1}$。这些确认结果直接约束了近距双类星体的频率和性质，为研究宇宙正午时期的 SMBH 并合开辟了新途径。