CR7 作为活动黑洞的从头宇宙学模拟

我们展示了首个针对类 CR7 天体的从头宇宙学模拟，其结果近似重现了观测到的谱线宽度和强度。在我们的模型中，CR7 由一个质量为 $3.23 \times 10^7$ $M_\odot$ 的大质量黑洞（BH）供能，其吸积率在短至 $10^3$ 年的时间尺度上在约 0.25 至约 0.9 倍爱丁顿率之间变化。我们的模型考虑了多维效应、X 射线反馈、次级电离和原始化学过程。我们通过用蒙特卡洛辐射转移对模拟输出进行后处理来估算 Ly-$\alpha$ 谱线宽度，并计算来自辐射复合和碰撞激发的发射率贡献。我们发现 Lyman-$\alpha$ 和 He II 1640 埃谱线的光度分别为 $5.0\times10^{44}$ 和 $2.4\times10^{43}$ erg s$^{-1}$，这与观测值（分别大于 $8.3\times10^{43}$ 和 $2.0\times10^{43}$ erg s$^{-1}$）一致。我们还发现，黑洞加热了晕，使其无法产生恒星，从而保持了晕的无金属状态。这些结果证明了在宇宙学背景下 CR7 的黑洞假说的可行性。假设我们得出的黑洞质量和吸积率，我们估算 CR7 的同步辐射光度为 $P \simeq 10^{40} - 10^{41}$ erg s$^{-1}$，这一亮度足以在 $\mu$Jy 观测中被探测到，并将此情景与由第三星族星驱动光度的情景区分开来。