类星体寿命分布的首次测量

理解驱动明亮类星体的超大质量黑洞的增长、其与宿主星系的共同演化以及对周围星系际介质的影响，都敏感依赖于类星体吸积事件的持续时间。遗憾的是，这一被称为类星体寿命的时间尺度$t_{\rm Q}$仍存在数量级的不确定性（$t_{\rm Q}\simeq 0.01~{\rm Myr}-1~{\rm Gyr}$）。然而，$z_{\rm qso}\sim3-4$类星体吸收光谱中He II Ly$\alpha$邻近区的尺度构成了独特的探测手段，对长达$\sim 30$ Myr的寿命敏感。我们近期对$22$个存档He II邻近区光谱的分析揭示了出乎意料的宽泛发射时间尺度范围，表明某些类星体在$\lesssim 1$ Myr前开启，而另一些已闪耀了$\gtrsim 30$ Myr。从邻近区测量确定潜在的类星体寿命分布（QLD）是一项艰巨任务，原因在于：1）单个测量的有限灵敏度；2）类星体光变的随机采样；3）类星体环境中的密度涨落；以及4）再电离星系际介质中He II的电离态不均匀。我们结合半数值He II再电离模型、经电离辐射转移后处理的流体动力学模拟，以及一种新颖统计框架，从邻近区测量集合推断QLD。假设对数正态QLD，我们推断均值$\langle {\rm log}_{10}\left(t_{\rm Q}/{\rm Myr}\right)\rangle=0.22^{+0.22}_{-0.25}$，标准差$\sigma_{{\rm log}_{10}t_{\rm Q}}=0.80^{+0.37}_{-0.27}$。我们的结果使我们能估计从邻近区尺度探测到$t_{\rm Q}\leq0.1$ Myr年轻类星体的概率，得$p\left(\leq 0.1~{\rm Myr}\right)=0.19^{+0.11}_{-0.09}$，这与$z\sim 6$处近期测定大体一致。