宇宙黎明时期的活动星系核：来自 ΛCDM 宇宙学模型对未来巡天的预测

未来十至十五年内发射的望远镜，如 JWST、EUCLID、ATHENA 和 Lynx，有望革新对高红移宇宙的研究，并极大推进我们对星系形成早期阶段的理解。我们利用一个在星系形成半解析模型中追踪超大质量黑洞（SMBH）质量与自旋演化的模型，对 $z\geq7$ 处活动星系核（AGN）光度函数作出预测，涵盖 JWST 与 EUCLID 在近红外波段的宽带滤光片，以及 ATHENA 与 Lynx 在 X 射线能段的观测。我们模型的预测对种子黑洞质量的选择相对不敏感，仅在最低光度（$L_{\mathrm{bol}}<10^{43}\mathrm{ergs^{-1}}$）与最高红移（$z>10$）时例外。我们预测，这些不同望远镜的巡天将选出略有不同的 SMBH 样本：EUCLID 将揭示质量最大、吸积率最高的 SMBH，Lynx 揭示质量最小、吸积率最低的 SMBH，而 JWST 与 ATHENA 覆盖介于其间的天体。在 $z=7$ 处，我们预测典型可探测 SMBH 的质量为 $M_{\mathrm{BH}}\sim10^{5-8}M_{\odot}$，爱丁顿归一化质量吸积率为 $\dot{M}/\dot{M}_{\mathrm{Edd}}\sim0.6-2$。这些 SMBH 寄居于恒星质量 $M_{\star}\sim10^{8-10}M_{\odot}$ 的星系与质量 $M_{\mathrm{halo}}\sim10^{11-12}M_{\odot}$ 的暗物质晕中。我们预测，$z=10$ 处可探测 SMBH 相较于 $z=7$ 者具有略小的黑洞、以略高的爱丁顿归一化质量吸积率吸积、寄居于质量略低的宿主星系，并位于质量 $M_{\mathrm{halo}}\sim10^{10-11}M_{\odot}$ 的晕中。