The broad line region (BLR) of luminous active galactic nuclei (AGN) is a prominent observational signature of the accretion flow around supermassive black holes, which can be used to measure their masses (M_BH) over cosmic history. Due to the <100 μas angular size of the BLR, current direct constraints on BLR kinematics are limited to those provided by reverberation mapping studies, which are most efficiently carried out on low-luminosity L and low-redshift z AGN. We analyze the possibility to measure the BLR size and study its kinematic structure using spectroastrometry, whereby one measures the spatial position centroid of emission line photons as a function of velocity. We calculate the expected spectroastrometric signal of a rotation-dominated BLR for various assumptions about the ratio of random to rotational motions, and the radial distribution of the BLR gas. We show that for hyper-luminous quasars at z < 2.5, the size of the low-ionization BLR can already be constrained with existing telescopes and adaptive optics systems, thus providing a novel method to spatially resolve the kinematics of the accretion flow at 10^3 -- 10^4 gravitational radii, and measure M_BH at the high-L end of the AGN family. With a 30m-class telescope, BLR spectroastrometry should be routinely detectable for much fainter quasars out to z ~ 6, and for various emission lines. This will enable kinematic M_BH measurements as a function of luminosity and redshift, providing a compelling science case for next generation telescopes.
Spatially Resolving the Kinematics of the $\lesssim 100\,μ$as Quasar Broad-line Region Using Spectroastrometry II. The First Tentative Detection in a Luminous Quasar at $z=2.3$
对超大质量黑洞（SMBH）质量的直接测量是理解它们生长并限制它们与宿主星系共生关系的关键。然而，目前用于直接测量活动类星体中黑洞质量的方法在$z\gtrsim0.2$之外变得具有挑战性或不可能。光谱天体测量（SA）测量物体光谱的空间质心作为波长的函数，提供远优于点扩散函数（PSF）的高信噪比观测的角分辨率。我们在$z=2.279$观测了亮类星体SDSS J212329.47- 005052.9，目的是解析其$\sim100μ\mathrm{as}$ H $α$宽发射线区（BLR），并给出了对BLR大小和运动学结构的第一个SA约束。使用一种新的管道来提取SA信号和可靠的不确定性，我们实现了$\simeq100μ\mathrm{as}$的质心精度，或$>2000\times$小于$K$波段AO校正的PSF，产生了来自BLR的SA信号的试验性$3.2σ$检测。建模的BLR发射所产生的倾斜旋转盘的相干和随机运动的混合物，我们约束$r_\mathrm{BLR}=454^{+565}_{-162}\,μ\mathrm{as}$（$3.71^{+4.65}_{-1.28}\,\mathrm{pc}$），提供了一个$95\%$置信上限的黑洞质量$M_\mathrm{BH}\,\sin^2\,i \leq1.8 \times10^9\,\mathrm{M}_\odot$。我们的结果与低$z$类星体的…
Spectroastrometry and Reverberation Mapping (SARM) of Active Galactic Nuclei. I. The H$β$ Broad-line Region Structure and Black Hole Mass of Five Quasars
Resolving circumgalactic gas flows around a z$\approx$3.6 quasar using MUSE and ALMA
Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；DTU Space, Technical University of Denmark（丹麦技术大学空间中心）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；INAF–Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；INAF–Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio（意大利国家天体物理研究所天文与空间科学观测站）；IUCAA（印度天体物理学与宇宙学大学研究中心）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
Resolving the black hole sphere of influence in a hyper-luminous obscured quasar at redshift 4.6
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Chinese Academy of Sciences South America Center for Astronomy（中国科学院南美天文学中心）；Instituto de Estudios Astrofísicos Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales（迭戈·波特莱斯大学工程与科学学院天体物理研究所）；Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学天文与前沿科学研究院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Department of Physics, University of Crete（克里特大学物理系）；Institute of Astrophysics, Foundation for Research and Technology-Hellas (FORTH)（希腊研究与技术基金会天体物理研究所）；Physics & Astronomy, University of Leicester（莱斯特大学物理与天文学系）；School of Sciences, European University Cyprus（塞浦路斯欧洲大学理学院）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
Resolving 3D Disk Orientation using High-Resolution Images: New Constraints on Circumgalactic Gas Inflows
我们约束气体流入速度在恒星形成的星系与颜色梯度一致，由内而外的磁盘增长。我们的方法结合了新的测量盘取向与先前描述的环星系吸收背景类星体光谱。两个量，一个位置角和一个轴比，描述了每个星系盘在天空中的投影形状，留下了一个关于短轴的哪一边向观测者倾斜的模糊性。关于盘的3D取向的这种简并性已经损害了先前测量气体流入速度的努力。我们提出了HST和凯克/LGSAO成像，解决了在红移$z\approx0.2$在五个星系的螺旋结构。我们确定了四个星系的磁盘倾角的符号，假设旋臂的旋转轨迹。我们的项目模型，在磁盘平面和圆形轨道上的每个类星体的视线径向下降。我们比较所得的视线速度观测到的速度范围内的Mg II吸收光谱的背景类星体，相交的磁盘平面在半径69和115千秒差距之间。对于两条视线，我们将最大径向流入速度限制为30-40 km s $^{-1}$。我们还排除了在一个视线径向流入的速度分量，这表明这些增长的磁盘结构的供应气体没有统一的覆盖因子。我们建议适当的选择标准，以建立更大的样本的星系-类星体对，产生的方向敏感的约束流入属性。
Resolving the physics of Quasar Ly$α$ Nebulae (RePhyNe): II. The dense and clumpy CGM of Quasars at $z \sim$ 3.5
Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；Leiden University（莱顿大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）；New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校）；Università degli Studi dell’Insubria（因斯布鲁克大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）
Resolving the soft X-ray ultra fast outflow in PDS 456
过去对附近发光类星体PDS 456（在$z=0.184$）的X射线观测揭示了广角吸积盘风（Nardini et al. 2015），流出速度为$\sim-0.25c$，通过观测其蓝移的铁K壳层吸收线轮廓观察到。在这里，我们提出了PDS 456的三个新的XMM-牛顿观测;一个在2018年9月，类星体明亮且无特征，两个在2019年9月，相隔22天，发生在类星体昏暗五倍的时候，并且存在强烈的风蓝移线。在2019年9月的第二次观测中，在高分辨率RGS光谱中分辨出了三条宽吸收线（$σ=3000$ km s $^{-1}$），它们被确定为蓝移的OVIII Ly $α$，NeIX He $α$和NeX Ly $α$。发现这种软X射线吸收体的流出速度为$v/c=-0.258\pm0.003$，与具有$v/c=-0.261\pm0.007$的铁K吸收体完全一致。与铁K处的高电离风（$\logξ=5$、$N_{\rm H}=7\times10^{23}$ cm $^{-2}$）相比，软X射线成分（$\logξ=3.4$、$N_{\rm H}=2\times10^{21}$ cm $^{-2}$）流出的电离参数和柱密度低约两个数量级。在2019年的观察结果之间，在软X射线吸收体中观察到了显著的变化，在20天内从$N_{\rm H}=10^{23}$ cm $^{-2}$下降到$N_{\rm H}=10^…
One H2 molecule per ten million H-atoms reveals sub-pc scale cold overdensities at z~4
NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre（加拿大国家研究委员会赫茨伯格天文学和天体物理学研究中心）；INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；National Institute for Nuclear Physics（国家核物理研究所）；Departamento de Astronomía, Universidad de Chile（智利大学天文学系）；LERMA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université（巴黎天文台，PSL大学，索邦大学）；Laboratoire de Physique de l’Ecole Normale Supérieure, PSL, CNRS, SU, Université de Paris（巴黎高等师范学院物理实验室）
Resolving the Multiple Component Outflows in PG 1211+143: II. The Soft X-ray View of the Ultra Fast Outflow
The Catholic University of America（美国天主教大学）；INAF, Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；Dipartimento di Fisica, Università di Trento（特伦托大学物理系）；University of Teacher Education Fukuoka（福冈教育大学）；Technion（以色列理工学院）；Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院卡弗里天体物理学与空间研究研究所）；Durham University（杜伦大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI)（宇宙物理与数学卡弗里研究所）
Instituto de Física Fundamental, CSIC（西班牙科学研究中心基础物理研究所）；LUX, Observatoire de Paris, Collège de France, PSL University CNRS, Sorbonne University（巴黎天文台卢克斯实验室，法兰西学院，PSL大学，法国国家科学研究中心，索邦大学）；Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（西班牙科学研究中心-国家航空航天技术研究所天体生物学中心）；Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN)-Observatorio de Madrid（国家天文学台马德里天文台）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理学研究所）；INAF-OAA, Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；Dipartimento di Fisica, Universitá di Trieste, Sezione di Astronomia（的里雅斯特大学物理系天文学部）；INAF, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文空间科学台）；INAF - Istituto di Radioastronomia（意大利国家天体物理研究所射电天文学研究所）；European Southern Observatory (ESO)（欧洲南方天文台）；INAF – Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所天文与行星物理学研究所）；Departamento de Física Teórica y del Cosmos（理论与宇宙物理学系）
FORGE'd in FIRE: Resolving the End of Star Formation and Structure of AGN Accretion Disks from Cosmological Initial Conditions
California Institute of Technology（加州理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Wesleyan University（卫斯理安大学）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；Flatiron Institute（平托研究所）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Toronto（多伦多大学）；Northwestern University（西北大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of California San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
Narrow absorption lines complex I: one form of broad absorption line
我们发现，一些宽吸收线（BALs）实际上是一个复杂的窄吸收线（NALS）。作为这类BAL的初步研究，本文通过一个典型的例子来说明这一发现。利用Sloan数字巡天（SDSS）的J002710.06-094435.3（以下简称J 0027 -0944）的两历元观测资料，我们发现C IV和Si IV BAL谷中的每一个都包含至少四个NAL双峰。通过将Si IV BAL分解为多个NAL，我们提出了以下主要结果和结论。首先，所有这些NAL都显示了两个时期SDSS观测之间的协调变化，这表明它们都起源于类星体流出，并且它们的变化是由于吸收气体电离条件的全球变化。其次，由多个NAL分量组成的BAL表明这种类型的BAL与内在NAL基本相同，其倾向于支持倾斜模型而不是演化模型。第三，虽然C IV和Si IV BAL都来自于流出的同一个cloudical子结构，但它们显示出不同的剖面形状：Si IV BAL在较宽的速度范围内具有多个吸收槽，而C IV BAL在较窄的速度范围内具有P-Cygni吸收槽。这可以通过Si IV λλ1393，1402和C IV λλ1548，1551双峰之间的精细结构和振子强度的显著差异来解释。基于上述结论，我们认为，将BAL分解为NAL可以作为一种解析外流团簇结构的方法，在利用高分辨率光谱和光电离模型时，可以用来了解更多的团簇结构特征，并检验外流模型.
