宇宙学模拟中超大质量与中等质量黑洞的吸积

吸积是当今宇宙中宇宙大质量黑洞密度的主要贡献因素。然而，由于所涉及的动态范围，以及驱动从星系尺度到黑洞视界尺度吸积的底层机制存在理论不确定性，在宇宙学模拟中对吸积进行建模具有挑战性。我们提出了一种简单、灵活的参数化方法来处理大体积宇宙学模拟中这种关于大质量黑洞气体流入的不确定性。这是作为“Learning the Universe”合作的一部分完成的，该合作旨在使用贝叶斯正向建模方法联合推断控制宇宙演化的初始条件和物理过程。为了允许这种正向建模，我们用基于双参数自由下落的流入估计更新了吸积方案，该估计允许依赖于半径的流入率，并添加了一个简单的未解析吸积盘模型。我们使用均匀分辨率的宇宙学流体动力学模拟和 IllustrisTNG 框架来研究大质量黑洞群体及其对引入的模型参数的依赖性。一旦选择吸积公式的参数使得红移零点处的黑洞质量密度大致相似，吸积公式细节造成的差异在超大质量黑洞机制下是适中的，这表明很难基于由超大质量黑洞驱动的明亮活动星系核来区分吸积机制。然而，将相同的模型应用于高红移处的中等质量黑洞时，揭示了在高红移、中等光度活动星系核中显著不同的吸积率，以及在相同的黑洞形成模型下中等质量黑洞并合的不同频率和质量分布。