辐射反馈调控的中等质量黑洞吸积 I. 球对称吸积的参数化研究

我们使用带有辐射传输算法的流体动力学代码 ZEUS-MP 研究了辐射反馈对中等质量黑洞 (IMBH) 吸积的影响。在本系列的第一篇论文中，我们假设吸积来自均匀致密、零角动量且金属丰度极低的气体。我们的 1D 和 2D 模拟探索了黑洞附近发射的 X 射线和紫外辐射如何调控来自大尺度的气体供应。1D 和 2D 模拟都显示出相似的吸积率和吸积峰值之间的周期，这意味着 2D 模拟中发展的流体不稳定性不影响平均流性质。我们展示了一系列模拟，探索了跨越大参数空间的吸积过程，包括不同的辐射效率和辐射谱、黑洞质量、邻近气体的密度和温度 $T_\infty$。与先前研究一致，我们发现了吸积率的规则振荡行为，占空比约为 $6\%$，平均吸积率为 Bondi 吸积率的 $3\% (T_{\infty}/10^4 {\rm K})^{2.5}$，对于 $T_{\infty}$ 在 3000K 到 15000K 范围内，峰值吸积率约为平均值的 10 倍。我们推导了爆发周期、平均吸积率和爆发峰值光度的参数化公式，从而提供了反馈调控吸积如何运作的表述。热电离气体的温度分布对于确定吸积率至关重要，而爆发周期与 Strömgren 球的平均尺寸成正比，并且我们在高密度和低密度区域发现了性质不同的吸积模式。我们还发现，较软的辐射谱会产生更高的平均吸积率。