적색점과 고적색편이 AGN 주변의 고밀도 가스

제임스 웹 우주 망원경(JWST)은 z ≳ 4–7의 고적색편이에서 ∼10^6−8 태양 질량의 블랙홀에 의해 구동되는 저광도 활동은하핵(AGN)을 발견했습니다. 이 JWST AGN의 약 20%는 Hα 및/또는 Hβ 흡수선을 보이는데, 이는 광폭선 영역 또는 그 주변의 극도로 밀도가 높은(≳10^9 cm^−3) 가스와 관련이 있습니다. 이러한 발머 흡수 특징은 동일한 고밀도 가스에 의해 유발되는 발머 불연속의 존재를 필연적으로 시사합니다. 본 연구에서는 항성 성분 없이도 AGN 스펙트럼에서 발머 불연속이 형성될 수 있음을 정량적으로 보여줍니다. 이는 강착원반이 밀도 ∼10^9−11 cm^−3의 고밀도 중성 가스 덩어리에 깊이 박혀 있을 때 발생합니다. 이 환경에서 수소 원자는 충돌 여기되어 n=2 상태가 되고, 발머 한계의 청색 측에서 AGN 연속 스펙트럼을 효과적으로 흡수합니다. 발머 불연속의 비항성적 기원은 리틀 레드 닷(LRD)의 연속 스펙트럼이 주로 항성 빛에 기인한다고 가정할 때 추론되는 큰 항성 질량 및 밀도에 대한 잠재적인 해결책을 제공합니다. 우리의 계산은 관측된 발머 흡수가 수백 km/s로 청색편이되어 나타나며, 이는 에딩턴 한계를 초과하는 밀도 높은 핵 유출의 존재를 시사합니다. 광폭 Hα 방출의 더 높은 등가 폭과 고적색편이 AGN(LRD 포함)에서 관측되는 O I 선과 같은 다른 스펙트럼 특징들은 고밀도 초에딩턴 강착원반의 예측된 신호와 일치합니다.