A dynamical measure of the black hole mass in a quasar 11 billion years ago
R. Abuter
(1)
,
F. Allouche
(2)
,
A. Amorim
(3, 4)
,
C. Bailet
(2)
,
A. Berdeu
(5, 6)
,
J.-P. Berger
(7)
,
P. Berio
(8)
,
A. Bigioli
(9)
,
O. Boebion
(2)
,
M.-L. Bolzer
,
H. Bonnet
(1)
,
G. Bourdarot
(10)
,
P. Bourget
(1)
,
W. Brandner
(11)
,
Y. Cao
(12)
,
R. Conzelmann
,
M. Comin
,
Y. Clénet
(5)
,
B. Courtney-Barrer
(1, 13)
,
R. Davies
(14)
,
D. Defrère
(15)
,
A. Delboulbé
(7)
,
F. Delplancke-Ströbele
,
R. Dembet
,
J. Dexter
,
P. de Zeeuw
,
A. Drescher
,
A. Eckart
,
C. Édouard
,
F. Eisenhauer
,
M. Fabricius
,
H. Feuchtgruber
,
G. Finger
,
N. Förster Schreiber
,
P. Garcia
,
R. Garcia Lopez
,
F. Gao
,
E. Gendron
,
R. Genzel
,
J. Gil
,
S. Gillessen
,
T. Gomes
,
F. Gonté
,
C. Gouvret
,
P. Guajardo
,
S. Guieu
(7)
,
W. Hackenberg
,
N. Haddad
,
M. Hartl
,
X. Haubois
,
F. Haußmann
,
G. Heißel
,
Th. Henning
,
S. Hippler
,
S. Hönig
,
M. Horrobin
,
N. Hubin
,
E. Jacqmart
,
L. Jocou
(7)
,
A. Kaufer
,
P. Kervella
,
J. Kolb
,
H. Korhonen
,
S. Lacour
,
S. Lagarde
,
Olivier Lai
(16, 17, 18)
,
V. Lapeyrère
,
R. Laugier
,
J.-B. Le Bouquin
(7)
,
J. Leftley
,
P. Léna
,
S. Lewis
,
D. Liu
,
B. Lopez
,
D. Lutz
,
Y. Magnard
(7)
,
F. Mang
,
A. Marcotto
,
D. Maurel
(7)
,
A. Mérand
,
F. Millour
,
N. More
,
H. Netzer
,
H. Nowacki
(7)
,
M. Nowak
,
S. Oberti
,
T. Ott
,
L. Pallanca
,
T. Paumard
,
K. Perraut
(7)
,
G. Perrin
,
R. Petrov
,
O. Pfuhl
,
N. Pourré
(7)
,
S. Rabien
,
C. Rau
,
M. Riquelme
,
S. Robbe-Dubois
,
S. Rochat
(7)
,
M. Salman
,
J. Sanchez-Bermudez
,
D. Santos
,
S. Scheithauer
,
M. Schöller
,
J. Schubert
,
N. Schuhler
,
J. Shangguan
,
P. Shchekaturov
,
T. Shimizu
,
A. Sevin
,
F. Soulez
,
A. Spang
,
E. Stadler
(7)
,
A. Sternberg
,
C. Straubmeier
,
E. Sturm
,
C. Sykes
,
L. Tacconi
,
K. Tristram
,
F. Vincent
,
S. von Fellenberg
,
S. Uysal
,
F. Widmann
,
E. Wieprecht
,
E. Wiezorrek
,
J. Woillez
,
G. Zins
(1)
1
ESO -
European Southern Observatory
2 LAGRANGE - Joseph Louis LAGRANGE
3 ULISBOA - Universidade de Lisboa = University of Lisbon = Université de Lisbonne
4 CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação [Instituto Superior Técnico, Lisboa] = Center for Astrophysics and Gravitation [Lisbon]
5 LESIA - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
6 NARIT - National Astronomical Research Institute of Thailand
7 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
8 OCA - Observatoire de la Côte d'Azur
9 Institute of Astronomy [Leuven]
10 MPE - Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
11 MPIA - Max-Planck-Institut für Astronomie
12 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
13 RSAA - Research School of Astronomy and Astrophysics [Canberra]
14 IMFS - Institut de Mécanique des Fluides et des Solides
15 STAR - Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute
16 UniCA - Université Côte d'Azur
17 CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
18 Observatoire de la Côte d'Azur
2 LAGRANGE - Joseph Louis LAGRANGE
3 ULISBOA - Universidade de Lisboa = University of Lisbon = Université de Lisbonne
4 CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação [Instituto Superior Técnico, Lisboa] = Center for Astrophysics and Gravitation [Lisbon]
5 LESIA - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics
6 NARIT - National Astronomical Research Institute of Thailand
7 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
8 OCA - Observatoire de la Côte d'Azur
9 Institute of Astronomy [Leuven]
10 MPE - Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
11 MPIA - Max-Planck-Institut für Astronomie
12 LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
13 RSAA - Research School of Astronomy and Astrophysics [Canberra]
14 IMFS - Institut de Mécanique des Fluides et des Solides
15 STAR - Space Sciences, Technologies and Astrophysics Research Institute
16 UniCA - Université Côte d'Azur
17 CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique
18 Observatoire de la Côte d'Azur
J.-P. Berger
- Fonction : Auteur
- PersonId : 735751
- IdHAL : jean-philippe-berger
- ORCID : 0000-0001-5025-0428
- IdRef : 159837936
M.-L. Bolzer
- Fonction : Auteur
W. Brandner
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755515
- ORCID : 0000-0003-1939-6351
Y. Cao
- Fonction : Auteur
- PersonId : 818278
- ORCID : 0000-0001-5301-1326
R. Conzelmann
- Fonction : Auteur
M. Comin
- Fonction : Auteur
Y. Clénet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 739714
- IdHAL : yann-clenet
- ORCID : 0000-0002-8382-2020
R. Davies
- Fonction : Auteur
- PersonId : 760971
- ORCID : 0000-0003-4949-7217
D. Defrère
- Fonction : Auteur
- PersonId : 761241
- ORCID : 0000-0003-3499-2506
F. Delplancke-Ströbele
- Fonction : Auteur
R. Dembet
- Fonction : Auteur
J. Dexter
- Fonction : Auteur
- PersonId : 783196
- ORCID : 0000-0003-3903-0373
P. de Zeeuw
- Fonction : Auteur
A. Drescher
- Fonction : Auteur
A. Eckart
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759889
- ORCID : 0000-0001-6049-3132
C. Édouard
- Fonction : Auteur
F. Eisenhauer
- Fonction : Auteur
M. Fabricius
- Fonction : Auteur
H. Feuchtgruber
- Fonction : Auteur
G. Finger
- Fonction : Auteur
N. Förster Schreiber
- Fonction : Auteur
- PersonId : 780235
- ORCID : 0000-0003-4264-3381
P. Garcia
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755977
- ORCID : 0000-0002-1678-3535
R. Garcia Lopez
- Fonction : Auteur
F. Gao
- Fonction : Auteur
E. Gendron
- Fonction : Auteur
R. Genzel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755077
- ORCID : 0000-0002-2767-9653
- IdRef : 085842486
J. Gil
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1437386
- ORCID : 0009-0003-6219-1818
S. Gillessen
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755358
- ORCID : 0000-0002-5708-0481
T. Gomes
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1399012
- ORCID : 0000-0003-2696-7933
F. Gonté
- Fonction : Auteur
C. Gouvret
- Fonction : Auteur
P. Guajardo
- Fonction : Auteur
W. Hackenberg
- Fonction : Auteur
N. Haddad
- Fonction : Auteur
M. Hartl
- Fonction : Auteur
X. Haubois
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1316818
- ORCID : 0000-0001-7878-7278
F. Haußmann
- Fonction : Auteur
G. Heißel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 803324
- ORCID : 0000-0003-4965-856X
Th. Henning
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755782
- ORCID : 0000-0002-1493-300X
S. Hippler
- Fonction : Auteur
- PersonId : 783757
- ORCID : 0000-0002-3912-6108
S. Hönig
- Fonction : Auteur
- PersonId : 818110
- ORCID : 0000-0002-6353-1111
M. Horrobin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 758784
- ORCID : 0000-0001-5451-7847
N. Hubin
- Fonction : Auteur
E. Jacqmart
- Fonction : Auteur
L. Jocou
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1337469
- ORCID : 0000-0001-9376-1818
A. Kaufer
- Fonction : Auteur
P. Kervella
- Fonction : Auteur
- PersonId : 830449
- IdHAL : pierre-kervella
- ORCID : 0000-0003-0626-1749
- IdRef : 089060644
J. Kolb
- Fonction : Auteur
H. Korhonen
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1437387
- ORCID : 0000-0003-0529-1161
S. Lacour
- Fonction : Auteur
- PersonId : 739267
- IdHAL : sylvestre-lacour
- ORCID : 0000-0002-6948-0263
- IdRef : 129379085
S. Lagarde
- Fonction : Auteur
Olivier Lai
- Fonction : Auteur
- PersonId : 178272
- IdHAL : olivier-lai
- ORCID : 0000-0001-5656-7346
- IdRef : 219490007
V. Lapeyrère
- Fonction : Auteur
R. Laugier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1437388
- ORCID : 0000-0002-2215-9413
J. Leftley
- Fonction : Auteur
P. Léna
- Fonction : Auteur
S. Lewis
- Fonction : Auteur
D. Liu
- Fonction : Auteur
- PersonId : 786079
- ORCID : 0000-0001-9773-7479
B. Lopez
- Fonction : Auteur
D. Lutz
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755584
- ORCID : 0000-0003-0291-9582
F. Mang
- Fonction : Auteur
A. Marcotto
- Fonction : Auteur
A. Mérand
- Fonction : Auteur
F. Millour
- Fonction : Auteur
N. More
- Fonction : Auteur
H. Netzer
- Fonction : Auteur
H. Nowacki
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1308206
- ORCID : 0000-0002-5762-0249
M. Nowak
- Fonction : Auteur
S. Oberti
- Fonction : Auteur
T. Ott
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759890
- ORCID : 0000-0003-1572-0396
L. Pallanca
- Fonction : Auteur
T. Paumard
- Fonction : Auteur
- PersonId : 740129
- IdHAL : thibaut-paumard
- ORCID : 0000-0003-0655-0452
- IdRef : 090171454
G. Perrin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755121
- ORCID : 0000-0003-0680-0167
- IdRef : 030487641
R. Petrov
- Fonction : Auteur
O. Pfuhl
- Fonction : Auteur
S. Rabien
- Fonction : Auteur
C. Rau
- Fonction : Auteur
M. Riquelme
- Fonction : Auteur
S. Robbe-Dubois
- Fonction : Auteur
M. Salman
- Fonction : Auteur
J. Sanchez-Bermudez
- Fonction : Auteur
- PersonId : 778133
- ORCID : 0000-0002-9723-0421
D. Santos
- Fonction : Auteur
S. Scheithauer
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1302580
- ORCID : 0000-0003-4559-0721
M. Schöller
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1437389
- ORCID : 0000-0002-5379-1286
J. Schubert
- Fonction : Auteur
N. Schuhler
- Fonction : Auteur
J. Shangguan
- Fonction : Auteur
- PersonId : 798792
- ORCID : 0000-0002-4569-9009
P. Shchekaturov
- Fonction : Auteur
T. Shimizu
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755350
- ORCID : 0000-0002-2125-4670
A. Sevin
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1437390
- ORCID : 0009-0005-4176-7632
F. Soulez
- Fonction : Auteur
A. Spang
- Fonction : Auteur
A. Sternberg
- Fonction : Auteur
C. Straubmeier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759891
- ORCID : 0000-0002-0671-9302
E. Sturm
- Fonction : Auteur
- PersonId : 763193
- ORCID : 0000-0002-0018-3666
C. Sykes
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1437391
- ORCID : 0000-0003-3819-3023
L. Tacconi
- Fonction : Auteur
K. Tristram
- Fonction : Auteur
- PersonId : 818109
- ORCID : 0000-0001-8281-5059
F. Vincent
- Fonction : Auteur
S. von Fellenberg
- Fonction : Auteur
- PersonId : 814964
- ORCID : 0000-0002-9156-2249
S. Uysal
- Fonction : Auteur
F. Widmann
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1350063
- ORCID : 0000-0002-0327-6585
E. Wieprecht
- Fonction : Auteur
E. Wiezorrek
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1437392
- ORCID : 0000-0002-7468-0673
J. Woillez
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755123
- ORCID : 0000-0002-2958-4738
Résumé
Abstract Tight relationships exist in the local Universe between the central stellar properties of galaxies and the mass of their supermassive black hole (SMBH) 1–3 . These suggest that galaxies and black holes co-evolve, with the main regulation mechanism being energetic feedback from accretion onto the black hole during its quasar phase 4–6 . A crucial question is how the relationship between black holes and galaxies evolves with time; a key epoch to examine this relationship is at the peaks of star formation and black hole growth 8–12 billion years ago (redshifts 1–3) 7 . Here we report a dynamical measurement of the mass of the black hole in a luminous quasar at a redshift of 2, with a look back in time of 11 billion years, by spatially resolving the broad-line region (BLR). We detect a 40-μas (0.31-pc) spatial offset between the red and blue photocentres of the Hα line that traces the velocity gradient of a rotating BLR. The flux and differential phase spectra are well reproduced by a thick, moderately inclined disk of gas clouds within the sphere of influence of a central black hole with a mass of 3.2 × 10 8 solar masses. Molecular gas data reveal a dynamical mass for the host galaxy of 6 × 10 11 solar masses, which indicates an undermassive black hole accreting at a super-Eddington rate. This suggests a host galaxy that grew faster than the SMBH, indicating a delay between galaxy and black hole formation for some systems.
Domaines
Astrophysique [astro-ph]Origine | Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte |
---|