Chemical Abundance of z~6 Quasar Broad-Line Regions in the XQR-30 Sample
Samuel Lai, Fuyan Bian, Christopher A. Onken, Christian Wolf, Chiara Mazzucchelli, Eduardo Banados, Manuela Bischetti, Sarah E. I. Bosman, George Becker, Guido … 展开作者
Samuel Lai, Fuyan Bian, Christopher A. Onken, Christian Wolf, Chiara Mazzucchelli, Eduardo Banados, Manuela Bischetti, Sarah E. I. Bosman, George Becker, Guido Cupani, Valentina D'Odorico, Anna-Christina Eilers, Xiaohui Fan, Emanuele Paolo Farina, Masafusa Onoue, Jan-Torge Schindler, Fabian Walter, Feige Wang, Jinyi Yang, Yongda Zhu
高红移类星体宽线区的元素丰度可以追溯早期宇宙中大质量星系核区的化学演化。本文研究了用VLT/X-shooter和Gemini/GNIRS观测到的25个高红移（5.8 < z < 7.5）类星体的静止坐标系紫外光谱中的金属敏感宽发射线通量比，这些类星体的黑洞质量在$\log(M_{\rm{BH}}/M_{\odot})= 8.4-9.8$以上，热光度在$\log(L_{\rm{bol}}/\rm{erg\, s}^{-1})= 46.7-47.7$以上。我们拟合了单个光谱和通过跨类星体属性的分箱产生的复合光谱：热光度，黑洞质量和\civ线的蓝移，通过比较我们的高红移类星体和文献中提出的低红移（2.0 < z < 5.0）结果，发现发射线比率没有红移演化。使用基于云的局部最优发射云光电离模型之间的金属丰度和发射线通量比的关系，我们发现宽发射线的可观测特性与金属丰度至少是太阳的2-4倍的气体云的发射一致。我们的高红移测量也证实了CIV发射线的蓝移与其等效宽度相关，这会影响对CIV归一化的线比。当占CIV蓝移，我们发现，休息帧的紫外线发射线通量比不相关的黑洞质量或热光度明显。
英文摘要：
The elemental abundances in the broad-line regions of high-redshift quasars trace the chemical evolution in the nuclear regions of massive galaxies in the early universe. In this work, we study metallicity-sensitive broad emission-line flux ratios in rest-frame UV spectra of 25 high-redshift (5.8 < z < 7.5) quasars observed with the VLT/X-shooter and Gemini/GNIRS instruments, ranging over $\log(M_{\rm{BH}}/M_{\odot})= 8.4-9.8$ in black hole mass and $\log(L_{\rm{bol}}/\rm{erg\, s}^{-1})= 46.7-47.7$ in bolometric luminosity. We fit individual spectra and composites generated by binning across quasar properties: bolometric luminosity, black hole mass, and blueshift of the \civ\, line, finding no redshift evolution in the emission-line ratios by comparing our high-redshift quasars to lower-redshift (2.0 < z < 5.0) results presented in the literature. Using Cloudy-based locally optimally-emitting cloud photoionisation model relations between metallicity and emission-line flux ratios, we find the observable properties of the broad emission lines to be consistent with emission from gas clouds with metallicity that are at least 2-4 times solar. Our high-redshift measurements also confirm that the blueshift of the CIV emission line is correlated with its equivalent width, which influences line ratios normalised against CIV. When accounting for the CIV blueshift, we find that the rest-frame UV emission-line flux ratios do not correlate appreciably with the black hole mass or bolometric luminosity.
The XQR-30 Metal Absorber Catalog: 778 Absorption Systems Spanning 2 < z < 6.5
z > 6类星体光谱中的金属吸收线是探测再电离末期环星系和星系际气体电离状态和化学成分的基本探针。需要大的吸收体样品来鲁棒地测量典型的吸收体性质，并改进早期宇宙中金属的合成、传输和电离的模型。“终极XSHOOTER遗留巡天z~5.8-6.6类星体”（XQR-30）获得了30个亮类星体的高信噪比光谱，比现有的12个高质量z~6类星体的光谱样本增加了近4倍。我们使用这一前所未有的样本来构建778个系统的目录，这些系统显示了MgII（360个系统），FeII（184个系统），CII（46个系统），CIV（479个系统），SiIV（127个系统）和NV（13个系统）中一个或多个系统的吸收，这些系统跨越2 < z < 6.5. This catalog significantly expands on existing samples of z >5吸收体，特别是CIV和SiIV，它们是高红移电离光子背景的重要探针。对于静止框架等效宽度W > 0.03AA（0.09AA），样本完成50%（90%）。我们公开发布了吸收剂目录以及完整性统计和Python脚本，以计算不同离子和红移范围的吸收搜索路径。该数据集是从星系组装时代到宇宙正午的浓缩气体研究的关键遗产资源，并为詹姆斯韦伯太空望远镜和30米级望远镜的更高红移研究铺平了道路。
Chemical evolution of the Universe at 0.7 < z < 1.6 derived from abundance diagnostics of the broad-line region of quasars
我们提出了一个分析Mg II $\lambda2798$和Fe II紫外线发射线的档案斯隆数字巡天（SDSS）类星体，探索诊断镁铁丰度比在宽线区域云。我们的样本由17,432个类星体组成，这些类星体是从SDSS数据发布7中选出的，红移范围为$0.72 < z < 1.63$。Mg II等效宽度（EW）和爱丁顿比之间存在较强的正相关关系，而Fe II EW和爱丁顿比之间仅存在较弱的正相关关系。为了调查镁II和铁II发射线的这些不同的行为的起源，我们已经进行了光电离计算，使用云代码，其中考虑了最近的混响映射研究的约束。计算结果表明，Mg Ⅱ和Fe Ⅱ的发射谱线出现在光电离云的不同区域，它们与爱丁顿比的EW相关可以通过改变云的气体密度来解释。这些结果表明，Mg II/Fe II通量比，这已被用作一阶代理的Mg/Fe丰度比的化学演化研究类星体发射线，在很大程度上取决于云气体密度。通过校正这种密度依赖性，我们提出了新的诊断的Mg/Fe丰度比的宽线区域云。比较得出的Mg/Fe丰度比与化学演化模型，我们认为，$α$富集的质量损失，从贫金属的中等质量的恒星发生在$z\sim2$或更早。
Nitrogen-Loud Quasars from the Dark Energy Spectroscopic Instrument. II. Broad-Line Region Metallicity and Relative Nitrogen Enrichment
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Technology and Engineering Center for Space Utilization, Chinese Academy of Sciences（中国科学院空间应用工程与技术中心）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学院）；Key Laboratory for Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室）
Frequency and Abundance of Binary sUpermassive bLack holes from Optical Variability Surveys (FABULOVS): Hubble Space Telescope Imaging of Radial-Velocity Selected Binary Candidates
VLT/UVES Observation of the Outflow in Quasar SDSS J1439-0106
我们分析了类星体SDSS J143907.5-010616.7的VLT/UVES光谱，从UVES光谱类星体吸收数据库中检索。我们确定了两个流出系统的光谱：一个迷你宽吸收线（迷你BAL）系统和窄吸收线（NAL）系统。我们测量了具有Fe II的激发态吸收槽的mini-BAL（$v=-1550$ km s $^{-1}$）流出物的离子柱密度。我们根据Fe II的激发态和基态丰度的比值确定了电子数密度$\log{n_e}=3.4^{+0.1}_{-0.1}$，并发现外流的动力学光度是类星体爱丁顿光度的$\lesssim 0.1 \%$，这使得它不足以对活动星系核的反馈做出贡献.
JWST lensed quasar dark matter survey V: Hints of self-interacting dark matter from 29 quadruply imaged quasars
University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙学物理研究所）；University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Carnegie Observatories（卡内基观测站）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Universidad Andres Bello（安德烈斯贝略大学）；Millennium Institute of Astrophysics, Chile（智利天体物理千年研究所）；California Polytechnic State University（加州州立理工大学）
The Interstellar Medium Properties of Heavily Reddened Quasars & Companions at z~2.5 with ALMA & JVLA
我们研究了位于$z\sim2.5$的三个严重变红类星体以及这些类星体附近的三个毫米亮伴星系的星际介质（ISM）性质。新的JVLA和ALMA观测约束了CO（1-0），CO（7-6）和[CI] $^3$ P $_2-^3$ P $_1$谱线发射以及远红外到射电连续谱。气体激发和物理性质的ISM的约束，通过比较我们的观察光解离区（PDR）模型。我们高红移类星体中的ISM由非常高密度的高温气体组成，这些气体已经高度富集了碳等元素。我们的类星体主机之一被证明是一个紧密分离（$<$ 2 arcsec）的主要合并与不同的线发射性质的毫米明亮的星系和类星体组件。因此，用于评估类星体激发特性的高红移类星体的低角分辨率观测应谨慎解释，因为它们可能在不同ISM条件下对多个分量进行平均。我们的类星体和它们的伴星系显示出一系列的CO激发特性，涵盖了从星暴状到类星体状的光谱线能量分布。我们比较气体质量的基础上CO，CI和粉尘排放，并发现，这些可以不同意时，标准的假设是关于值的$α_{\rm{CO}}$，气尘比和原子碳丰度。我们的结论是，我们的类星体和他们的同伴星系的ISM属性是不同的，可能会在空间上变化，在整个范围内的这些复杂的合并系统。
Quasars with PV broad absorption in BOSS data release 9
宽吸收线（BALs）在类星体光谱的重要部分中发现，识别可能存在于所有类星体中的高速外流，并且可能是星系演化反馈的主要因素。理解这些流动的性质需要进一步限制其物理性质，包括其柱密度，对于这些物理性质，由于饱和效应，诸如CIV 1548、1551的充分研究的BALs通常仅提供下限。低丰度线，如PV 1118，1128，表明大柱密度，这意味着流出比单独测量CIV更强大。我们搜索了2694个BAL类星体的样本，从SDSS-III/BOSS DR 9类星体目录的这种吸收，我们确定了81个“明确的”和86个“可能的”检测PV广泛的吸收，产生一个坚定的下限为3.0-6.2%的发生率之间的吸收BAL类星体。PV探测到的类星体往往具有更强的CIV和SiIV吸收，以及比整体BAL类星体更高的LoBAL吸收率。许多PV检测到的类星体都有CIV槽，这些槽没有达到零强度（在检测到PV的速度下），这证实了外流气体只是部分覆盖了UV连续源。PV在非PV检测到的BAL类星体的复合光谱中显着出现，表明PV吸收（和大柱密度）比我们的搜索结果更常见。我们的PV检测样本显著增加了已知PV检测的数量，为后续研究提供了更好地了解BAL流出能量学的机会。
High Metal Content of Highly Accreting Quasars: Analysis of an Extended Sample
我们提出了一个中等红移的类星体的紫外光谱分析，被认为是属于极端的人口A（xA），旨在估计宽线发射气体的化学丰度。我们按照以前的工作中所描述的方法，将样本扩展到42个源。我们的目的是测试之前进行的分析的鲁棒性，以及确认本次调查的两个最有趣的结果：非常高的太阳金属丰度的证据，以及相对于太阳值的元素相对丰度的偏差。我们的分析的基础是在以1900、1550和1400 A为中心的光谱的三个区域中的多组分拟合，以使Al III 1860、CIII 1909、CIV 1549、He II 1640和Si IV 1397 +OIV 1402的宽组分及其蓝色过量去混合。通过比较观测到的这些组分的通量比与光电离代码CLOUDY预测的相同比率，我们发现维里化气体（宽组分）的金属丰度Z高于10 Z $_\odot$。对于非维里化的云，我们推导出一个下限的金属丰度周围的$\sim$ 5 Z $_\odot$的化学成分成正比的假设下，太阳的，证实了以前的结果。我们特别依赖于金属线和HeII1640之间的比率。这使我们能够确认来自铝和硅以及碳线的太阳尺度金属丰度的系统差异，第一个是2倍。对于以高速率吸积的发光类星体，高Z值是可能的，但Z标度值受到与环核恒星形成相关的高浓缩气体可能造成的污染的影响。高Z值表明一个复杂的过程，涉及核和环核恒星的形成，核致密物体和吸积盘之间的相互作用，可能与吸积改性恒星的形成。
JWST lensed quasar dark matter survey IV: Stringent warm dark matter constraints from the joint reconstruction of extended lensed arcs and quasar flux ratios
University of Chicago（芝加哥大学）；University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Stony Brook University（石溪大学）；Carnegie Institution for Science（卡内基科学机构）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；The University of Tokyo（东京大学）
