A dynamical measure of the black hole mass in a quasar 11 billion years ago

© 2024. The Author(s)..

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 phase4-6. 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 × 108 solar masses. Molecular gas data reveal a dynamical mass for the host galaxy of 6 × 1011 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.

Medienart:

E-Artikel

Erscheinungsjahr:

2024

Erschienen:

2024

Enthalten in:

Zur Gesamtaufnahme - volume:627

Enthalten in:

Nature - 627(2024), 8003 vom: 28. März, Seite 281-285

Sprache:

Englisch

Beteiligte Personen:

Abuter, R [VerfasserIn]
Allouche, F [VerfasserIn]
Amorim, A [VerfasserIn]
Bailet, C [VerfasserIn]
Berdeu, A [VerfasserIn]
Berger, J-P [VerfasserIn]
Berio, P [VerfasserIn]
Bigioli, A [VerfasserIn]
Boebion, O [VerfasserIn]
Bolzer, M-L [VerfasserIn]
Bonnet, H [VerfasserIn]
Bourdarot, G [VerfasserIn]
Bourget, P [VerfasserIn]
Brandner, W [VerfasserIn]
Cao, Y [VerfasserIn]
Conzelmann, R [VerfasserIn]
Comin, M [VerfasserIn]
Clénet, Y [VerfasserIn]
Courtney-Barrer, B [VerfasserIn]
Davies, R [VerfasserIn]
Defrère, D [VerfasserIn]
Delboulbé, A [VerfasserIn]
Delplancke-Ströbele, F [VerfasserIn]
Dembet, R [VerfasserIn]
Dexter, J [VerfasserIn]
de Zeeuw, P T [VerfasserIn]
Drescher, A [VerfasserIn]
Eckart, A [VerfasserIn]
Édouard, C [VerfasserIn]
Eisenhauer, F [VerfasserIn]
Fabricius, M [VerfasserIn]
Feuchtgruber, H [VerfasserIn]
Finger, G [VerfasserIn]
Förster Schreiber, N M [VerfasserIn]
Garcia, P [VerfasserIn]
Garcia Lopez, R [VerfasserIn]
Gao, F [VerfasserIn]
Gendron, E [VerfasserIn]
Genzel, R [VerfasserIn]
Gil, J P [VerfasserIn]
Gillessen, S [VerfasserIn]
Gomes, T [VerfasserIn]
Gonté, F [VerfasserIn]
Gouvret, C [VerfasserIn]
Guajardo, P [VerfasserIn]
Guieu, S [VerfasserIn]
Hackenberg, W [VerfasserIn]
Haddad, N [VerfasserIn]
Hartl, M [VerfasserIn]
Haubois, X [VerfasserIn]
Haußmann, F [VerfasserIn]
Heißel, G [VerfasserIn]
Henning, Th [VerfasserIn]
Hippler, S [VerfasserIn]
Hönig, S F [VerfasserIn]
Horrobin, M [VerfasserIn]
Hubin, N [VerfasserIn]
Jacqmart, E [VerfasserIn]
Jocou, L [VerfasserIn]
Kaufer, A [VerfasserIn]
Kervella, P [VerfasserIn]
Kolb, J [VerfasserIn]
Korhonen, H [VerfasserIn]
Lacour, S [VerfasserIn]
Lagarde, S [VerfasserIn]
Lai, O [VerfasserIn]
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Le Bouquin, J-B [VerfasserIn]
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Petrov, R [VerfasserIn]
Pfuhl, O [VerfasserIn]
Pourré, N [VerfasserIn]
Rabien, S [VerfasserIn]
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Salman, M [VerfasserIn]
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Journal Article

Anmerkungen:

Date Completed 15.03.2024

Date Revised 17.03.2024

published: Print-Electronic

Citation Status PubMed-not-MEDLINE

doi:

10.1038/s41586-024-07053-4

funding:

Förderinstitution / Projekttitel:

PPN (Katalog-ID):

NLM367766914