Discovery of a Candidate Binary Supermassive Black Hole in a Periodic Quasar from Circumbinary Accretion Variability - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Mon.Not.Roy.Astron.Soc. Année : 2020

Discovery of a Candidate Binary Supermassive Black Hole in a Periodic Quasar from Circumbinary Accretion Variability

Wei-Ting Liao
  • Fonction : Auteur
Yu-Ching Chen
  • Fonction : Auteur
Xin Liu
A. Miguel Holgado
  • Fonction : Auteur
Hengxiao Guo
  • Fonction : Auteur
Robert Gruendl
  • Fonction : Auteur
Eric Morganson
  • Fonction : Auteur
Yue Shen
  • Fonction : Auteur
Tamara Davis
  • Fonction : Auteur
Richard Kessler
  • Fonction : Auteur
Paul Martini
  • Fonction : Auteur
Richard G. Mcmahon
  • Fonction : Auteur
Sahar Allam
  • Fonction : Auteur
James Annis
  • Fonction : Auteur
Santiago Avila
  • Fonction : Auteur
Manda Banerji
  • Fonction : Auteur
Keith Bechtol
  • Fonction : Auteur
Emmanuel Bertin
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 976697
David Brooks
Elizabeth Buckley-Geer
  • Fonction : Auteur
Aurelio Carnero Rosell
  • Fonction : Auteur
Matias Carrasco Kind
  • Fonction : Auteur
Jorge Carretero
  • Fonction : Auteur
Francisco Javier Castander
  • Fonction : Auteur
Carlos Cunha
  • Fonction : Auteur
Chris d'Andrea
  • Fonction : Auteur
Luiz da Costa
Christopher Davis
  • Fonction : Auteur
Juan de Vicente
  • Fonction : Auteur
Shantanu Desai
  • Fonction : Auteur
H.Thomas Diehl
  • Fonction : Auteur
Peter Doel
  • Fonction : Auteur
Tim Eifler
  • Fonction : Auteur
August Evrard
  • Fonction : Auteur
Brenna Flaugher
  • Fonction : Auteur
Pablo Fosalba
  • Fonction : Auteur
Josh Frieman
  • Fonction : Auteur
Juan Garcia-Bellido
  • Fonction : Auteur
Enrique Gaztanaga
  • Fonction : Auteur
Karl Glazebrook
  • Fonction : Auteur
Daniel Gruen
Julia Gschwend
  • Fonction : Auteur
Gaston Gutierrez
  • Fonction : Auteur
Will Hartley
  • Fonction : Auteur
Devon L. Hollowood
  • Fonction : Auteur
Klaus Honscheid
  • Fonction : Auteur
Ben Hoyle
  • Fonction : Auteur
David James
  • Fonction : Auteur
Elisabeth Krause
  • Fonction : Auteur
Kyler Kuehn
  • Fonction : Auteur
Marcos Lima
  • Fonction : Auteur
Marcio Maia
  • Fonction : Auteur
Jennifer Marshall
  • Fonction : Auteur
Felipe Menanteau
  • Fonction : Auteur
Ramon Miquel
  • Fonction : Auteur
Andrés Plazas Malagón
  • Fonction : Auteur
Aaron Roodman
  • Fonction : Auteur
Eusebio Sanchez
  • Fonction : Auteur
Vic Scarpine
  • Fonction : Auteur
Michael Schubnell
  • Fonction : Auteur
Santiago Serrano
  • Fonction : Auteur
Mathew Smith
  • Fonction : Auteur
R.Chris Smith
  • Fonction : Auteur
Marcelle Soares-Santos
  • Fonction : Auteur
Flavia Sobreira
  • Fonction : Auteur
Eric Suchyta
  • Fonction : Auteur
Molly Swanson
  • Fonction : Auteur
Gregory Tarle
  • Fonction : Auteur
Vinu Vikram
  • Fonction : Auteur
Alistair Walker
  • Fonction : Auteur

Résumé

Binary supermassive black holes (BSBHs) are expected to be a generic byproduct from hierarchical galaxy formation. The final coalescence of BSBHs is thought to be the loudest gravitational wave (GW) siren, yet no confirmed BSBH is known in the GW-dominated regime. While periodic quasars have been proposed as BSBH candidates, the physical origin of the periodicity has been largely uncertain. Here, we report discovery of a periodicity (p = 1607 ± 7 d) at 99.95 per cent significance (with a global p value of ∼10^−3 accounting for the look elsewhere effect) in the optical light curves of a redshift 1.53 quasar, SDSS J025214.67−002813.7. Combining archival Sloan Digital Sky Survey data with new, sensitive imaging from the Dark Energy Survey, the total ∼20-yr time baseline spans ∼4.6 cycles of the observed 4.4-yr (rest frame 1.7-yr) periodicity. The light curves are best fit by a bursty model predicted by hydrodynamic simulations of circumbinary accretion discs. The periodicity is likely caused by accretion rate modulation by a milli-parsec BSBH emitting GWs, dynamically coupled to the circumbinary accretion disc. A bursty hydrodynamic variability model is statistically preferred over a smooth, sinusoidal model expected from relativistic Doppler boost, a kinematic effect proposed for PG1302−102. Furthermore, the frequency dependence of the variability amplitudes disfavours Doppler boost, lending independent support to the circumbinary accretion variability hypothesis. Given our detection rate of one BSBH candidate from circumbinary accretion variability out of 625 quasars, it suggests that future large, sensitive synoptic surveys such as the Vera C. Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time may be able to detect hundreds to thousands of candidate BSBHs from circumbinary accretion with direct implications for Laser Interferometer Space Antenna.
Fichier principal
Vignette du fichier
staa3055.pdf (3.2 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte

Dates et versions

hal-02946235 , version 1 (23-05-2024)

Identifiants

Citer

Wei-Ting Liao, Yu-Ching Chen, Xin Liu, A. Miguel Holgado, Hengxiao Guo, et al.. Discovery of a Candidate Binary Supermassive Black Hole in a Periodic Quasar from Circumbinary Accretion Variability. Mon.Not.Roy.Astron.Soc., 2020, 500 (3), pp.4025-4041. ⟨10.1093/mnras/staa3055⟩. ⟨hal-02946235⟩
36 Consultations
0 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Mastodon Facebook X LinkedIn More