宇宙结构形成模拟中活动星系核反馈的统一模型

我们讨论了一种关于黑洞增长及其相关反馈过程的数值模型，该模型首次使得结构形成的宇宙学模拟能够自洽地追踪星系和活动星系核（AGN）宇宙群体的构建过程。我们的模型假设种子黑洞在早期宇宙时期就已存在于正在形成的晕中心。随后，我们追踪它们在宇宙时间进程中通过气体吸积和与其他黑洞并合而增长的过程。对于处于活动状态的黑洞，我们根据黑洞吸积率本身区分两种不同的反馈模式。高吸积率的黑洞被假定处于“类星体机制”，在此机制下，我们将它们辐射光度的一小部分以热耦合方式作用于周围气体。对于低吸积率的黑洞，我们推测其大部分反馈以力学形式发生，即将 AGN 驱动的气泡注入气体环境中。利用我们的新模型，我们在从单个星系到巨大星系团的尺度上进行了 TreeSPH 宇宙学模拟，既包括孤立系统也包括宇宙学盒子模拟。我们证明，该模型产生的黑洞和恒星质量密度结果与观测约束大体一致。我们发现黑洞显著影响其宿主星系的演化，改变了它们的恒星形成历史、冷气体含量以及颜色。此外，星系团核心中大质量黑洞的存在强烈影响了团内气体的性质，导致金属丰度和熵的轮廓变浅，并抑制了强冷却流。