基于连续性方程与丰度匹配的黑洞与星系协同演化

[节选] 我们基于连续性方程和丰度匹配技术的统计方法，研究了整个宇宙历史中星系及其宿主超大质量黑洞的协同演化。具体而言，我们给出了无源项连续性方程的解析解，以从 AGN 光度函数重建超大质量黑洞（BH）质量函数。该方法包含在独立数据集上测试的物理动机驱动的 AGN 光变曲线，描述了从 slim 盘到 thin 盘条件下 Eddington 比和辐射效率的演化。我们很好地再现了 BH 质量函数的本地估计值、作为质量和红移函数的 AGN 占空比，以及 Eddington 比函数和给定恒星质量的星系中宿主具有给定 Eddington 比 AGN 的比例。我们利用相同的方法，从与星系中恒星形成相关的 UV 和远红外光度函数重建了不同红移下观测到的恒星质量函数。这些结果表明，星系中恒星和 BH 的形成是通过原位过程发生的，对于恒星质量 < 3 10^11 M_sun 和 BH 质量 < 10^9 M_sun 的情况，干并合仅起边际作用，在这些质量范围内统计数据更为可靠且受系统误差影响较小。此外，我们开发了一种改进的丰度匹配技术，将星系的恒星和 BH 含量与引力占主导的暗物质成分联系起来。由此产生的关系构成了星系演化模型的测试平台，突出了恒星反馈和 AGN 反馈在恒星形成过程中的互补作用。最后，发现 BH 和星系的成团性质与当前观测完全一致，从而进一步验证了我们从连续性方程得出的结果。