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超大质量黑洞具有微弱的宽线和窄发射线

星系天体物理 2021-01-13 v1

摘要

极紫外辐射提供了产生类星体高等效宽度宽发射线和窄发射线所需的大部分电离。具有α盘的超大质量史瓦西黑洞(HMBH,MBH1010MM_{BH} \geq 10^{10} M_{\odot})的光谱在极紫外波段迅速下降,表明其等效宽度要低得多。我们将质量范围为1061012M10^{6}-10^{12} M_{\odot}、吸积率为0.03Lbol/Ledd1.00.03 \leq L_{bol}/L_{edd} \leq 1.0的黑洞模型光谱输入到CLOUDY光致电离代码中。从MBH108MM_{BH} \sim 10^8 M_{\odot}MBH1010MM_{BH} \sim 10^{10} M_{\odot},宽发射线的等效宽度减弱了约100倍。高电离宽发射线(O VI 1034 A\overset{\circ}{\mathrm {A}}, C IV 1549 A\overset{\circ}{\mathrm {A}}, He II 1640 A\overset{\circ}{\mathrm {A}})的等效宽度从MBH106MM_{BH} \geq 10^6 M_{\odot}开始下降(再现了鲍德温效应),但在MBH1010MM_{BH} \geq 10^{10} M_{\odot}时等效宽度又恢复了。低电离线(MgII 2798 A\overset{\circ}{\mathrm {A}}, Hβ\beta 4861 A\overset{\circ}{\mathrm {A}} 和 Hα\alpha 6563 A\overset{\circ}{\mathrm {A}})保持微弱。最大自旋的超大质量黑洞的谱线行为类似。宽发射线的线比图显示,高的OVI/Hβ\beta和低的CIV/Hα\alpha可能有助于挑选出超大质量黑洞,尽管OVI通常难以观测。在窄发射线BPT图中,超大质量黑洞位于恒星形成区,但高自旋、高吸积率的超大质量黑洞除外。总之,使用当前的光学设施很难探测到超大质量黑洞预期的宽发射线。从100到1012M10^{12} M_{\odot},用于探测活动星系核的发射线仅在106109M10^6 - 10^9 M_{\odot}窗口内具有高等效宽度,而大多数活动星系核正是在此窗口内被发现。这种选择效应可能正在扭曲已报道的MBHM_{BH}分布。

关键词

引用

@article{arxiv.2007.01438,
  title  = {Hyper-massive Black Holes have Faint Broad and Narrow Emission Lines},
  author = {Harshitha K. Bhat and Susmita Chakravorty and Dhrubojyoti Sengupta and Martin Elvis and Sudeb Ranjan Datta and Nirupam Roy and Caroline Bertemes and Gary Ferland and Savithri H. Ezhikode},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01438},
  year   = {2021}
}

备注

20 pages, 26 figures, to be published in MNRAS