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Space Telescope and Optical Reverberation Mapping Project. XII. Broad-line Region Modeling of NGC 5548
The Astrophysical Journal ( IF 4.9 ) Pub Date : 2020-10-14 , DOI: 10.3847/1538-4357/abbad7
P. R. Williams 1 , A. Pancoast 2 , T. Treu 1 , B. J. Brewer 3 , B. M. Peterson 4, 5, 6 , A. J. Barth 7 , M. A. Malkan 1 , G. De Rosa 6 , Keith Horne 8 , G. A. Kriss 6 , N. Arav 9 , M. C. Bentz 10 , E. M. Cackett 11 , E. Dalla Bont 12, 13 , M. Dehghanian 14 , C. Done 15 , G. J. Ferland 14 , C. J. Grier 4, 16 , J. Kaastra 17, 18 , E. Kara 19 , C. S. Kochanek 4, 5 , S. Mathur 4, 5 , M. Mehdipour 17 , R. W. Pogge 4, 5 , D. Proga 20 , M. Vestergaard 16, 21 , T. Waters 20 , S. M. Adams 4, 22 , M. D. Anderson 10 , P. Arvalo 23 , T. G. Beatty 4, 16 , V. N. Bennert 24 , A. Bigley 25 , S. Bisogni 4, 26 , G. A. Borman 27 , T. A. Boroson 28 , M. C. Bottorff 29 , W. N. Brandt 30, 31, 32 , A. A. Breeveld 33 , M. Brotherton 34 , J. E. Brown 35 , J. S. Brown 4, 36 , G. Canalizo 37 , M. T. Carini 38 , K. I. Clubb 25 , J. M. Comerford 39 , E. M. Corsini 12, 13 , D. M. Crenshaw 10 , S. Croft 25 , K. V. Croxall 4, 5 , A. J. Deason 36, 40 , A. De Lorenzo-Cceres 8, 41 , K. D. Denney 4, 5 , M. Dietrich 42 , R. Edelson 43 , N. V. Efimova 44 , J. Ely 6 , P. A. Evans 45 , M. M. Fausnaugh 4, 19 , A. V. Filippenko 25, 46 , K. Flatland 47, 48 , O. D. Fox 6, 25 , E. Gardner 15, 49 , E. L. Gates 50 , N. Gehrels 51 , S. Geier 52, 53, 54 , J. M. Gelbord 55, 56 , L. Gonzalez 47 , V. Gorjian 57 , J. E. Greene 58 , D. Grupe 59 , A. Gupta 4 , P. B. Hall 60 , C. B. Henderson 4, 61 , S. Hicks 38 , E. Holmbeck 1 , T. W.-S. Holoien 4, 5, 62 , T. Hutchison 29, 63, 64 , M. Im 65 , J. J. Jensen 21 , C. A. Johnson 66 , M. D. Joner 67 , J. Jones 10 , S. Kaspi 68, 69 , P. L. Kelly 25, 70 , J. A. Kennea 30 , M. Kim 71, 72 , S. Kim 4, 5, 73 , S. C. Kim 74, 75 , A. King 76 , S. A. Klimanov 44 , C. Knigge 77 , Y. Krongold 78 , M. W. Lau 37 , J. C. Lee 71 , D. C. Leonard 47 , Miao Li 79 , P. Lira 80 , C. Lochhaas 4, 6 , Zhiyuan Ma 81 , F. MacInnis 29 , E. R. Manne-Nicholas 10 , J. C. Mauerhan 25 , R. McGurk 36, 82 , I. M. McHardy 77 , C. Montuori 83 , L. Morelli 12, 13, 84 , A. Mosquera 4, 85 , D. Mudd 4 , F. Mller–Snchez 39, 86 , S. V. Nazarov 27 , R. P. Norris 10 , J. A. Nousek 30 , M. L. Nguyen 34 , P. Ochner 12, 13 , D. N. Okhmat 27 , I. Papadakis 87, 88 , J. R. Parks 10 , L. Pei 7 , M. T. Penny 4, 89 , A. Pizzella 12, 13 , R. Poleski 4, 90 , J.-U. Pott 91 , S. E. Rafter 69, 92 , H.-W. Rix 91 , J. Runnoe 93, 94 , D. A. Saylor 10 , J. S. Schimoia 4, 95, 96 , B. Scott 37 , S. G. Sergeev 27 , B. J. Shappee 4, 97 , I. Shivvers 25 , M. Siegel 28 , G. V. Simonian 4, 98 , A. Siviero 12 , A. Skielboe 21 , G. Somers 4, 94 , M. Spencer 67 , D. Starkey 8 , D. J. Stevens 4, 30, 99 , H.-I. Sung 71 , J. Tayar 4, 97 , N. Tejos 100 , C. S. Turner 10 , P. Uttley 101 , J . Van Saders 4, 97 , S. A. Vaughan 45 , L. Vican 1 , S. Villanueva Jr. 4, 19 , C. Villforth 102 , Y. Weiss 69 , J.-H. Woo 65 , H. Yan 35 , S. Young 43 , H. Yuk 25, 103 , W. Zheng 25 , W. Zhu 4, 104 , Y. Zu 4, 105
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We present geometric and dynamical modeling of the broad line region for the multi-wavelength reverberation mapping campaign focused on NGC 5548 in 2014. The dataset includes photometric and spectroscopic monitoring in the optical and ultraviolet, covering the H$\beta$, C IV, and Ly$\alpha$ broad emission lines. We find an extended disk-like H$\beta$ BLR with a mixture of near-circular and outflowing gas trajectories, while the C IV and Ly$\alpha$ BLRs are much less extended and resemble shell-like structures. There is clear radial structure in the BLR, with C IV and Ly$\alpha$ emission arising at smaller radii than the H$\beta$ emission. Using the three lines, we make three independent black hole mass measurements, all of which are consistent. Combining these results gives a joint inference of $\log_{10}(M_{\rm BH}/M_\odot) = 7.64^{+0.21}_{-0.18}$. We examine the effect of using the $V$ band instead of the UV continuum light curve on the results and find a size difference that is consistent with the measured UV-optical time lag, but the other structural and kinematic parameters remain unchanged, suggesting that the $V$ band is a suitable proxy for the ionizing continuum when exploring the BLR structure and kinematics. Finally, we compare the H$\beta$ results to similar models of data obtained in 2008 when the AGN was at a lower luminosity state. We find that the size of the emitting region increased during this time period, but the geometry and black hole mass remain unchanged, which confirms that the BLR kinematics suitably gauge the gravitational field of the central black hole.

中文翻译:

空间望远镜和光学混响测绘项目。十二. NGC 5548 的宽线区域建模

我们展示了 2014 年重点关注 NGC 5548 的多波长混响映射活动的宽线区域的几何和动力学建模。该数据集包括光学和紫外线的光度和光谱监测,涵盖 H$\beta$、C IV、和 Ly$\alpha$ 宽发射线。我们发现了一个扩展的盘状 H$\beta$ BLR,它混合了近圆形和流出的气体轨迹,而 C IV 和 Ly$\alpha$ BLR 的扩展程度要小得多,并且类似于壳状结构。BLR 有明显的径向结构,C IV 和 Ly$\alpha$ 发射的半径小于 H$\beta$ 发射。使用这三条线,我们进行了三个独立的黑洞质量测量,所有测量结果都是一致的。结合这些结果给出了 $\log_{10}(M_{\rm BH}/M_\odot) = 7.64^{+0.21}_{-0 的联合推断。18}$。我们检查了使用 $V$ 波段而不是 UV 连续光曲线对结果的影响,发现与测量的 UV-光学时滞一致的尺寸差异,但其他结构和运动学参数保持不变,表明在探索 BLR 结构和运动学时,$V$ 带是电离连续体的合适代表。最后,我们将 H$\beta$ 结果与 2008 年 AGN 处于较低光度状态时获得的类似数据模型进行比较。我们发现发射区域的大小在此期间增加,但几何形状和黑洞质量保持不变,这证实 BLR 运动学适当地测量了中心黑洞的引力场。我们检查了使用 $V$ 波段而不是 UV 连续光曲线对结果的影响,发现与测量的 UV-光学时滞一致的尺寸差异,但其他结构和运动学参数保持不变,表明在探索 BLR 结构和运动学时,$V$ 带是电离连续体的合适代表。最后,我们将 H$\beta$ 结果与 2008 年 AGN 处于较低光度状态时获得的类似数据模型进行比较。我们发现发射区域的大小在此期间增加,但几何形状和黑洞质量保持不变,这证实 BLR 运动学适当地测量了中心黑洞的引力场。我们检查了使用 $V$ 波段而不是 UV 连续光曲线对结果的影响,发现与测量的 UV-光学时滞一致的尺寸差异,但其他结构和运动学参数保持不变,表明在探索 BLR 结构和运动学时,$V$ 带是电离连续体的合适代表。最后,我们将 H$\beta$ 结果与 2008 年 AGN 处于较低光度状态时获得的类似数据模型进行比较。我们发现发射区域的大小在此期间增加,但几何形状和黑洞质量保持不变,这证实 BLR 运动学适当地测量了中心黑洞的引力场。但其他结构和运动学参数保持不变,这表明在探索 BLR 结构和运动学时,$V$ 带是电离连续体的合适代表。最后,我们将 H$\beta$ 结果与 2008 年 AGN 处于较低光度状态时获得的类似数据模型进行比较。我们发现发射区域的大小在此期间增加,但几何形状和黑洞质量保持不变,这证实 BLR 运动学适当地测量了中心黑洞的引力场。但其他结构和运动学参数保持不变,这表明在探索 BLR 结构和运动学时,$V$ 带是电离连续体的合适代表。最后,我们将 H$\beta$ 结果与 2008 年 AGN 处于较低光度状态时获得的类似数据模型进行比较。我们发现发射区域的大小在此期间增加,但几何形状和黑洞质量保持不变,这证实 BLR 运动学适当地测量了中心黑洞的引力场。
更新日期:2020-10-14
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