Illustris 模拟中的黑洞成团与占空比

我们使用高分辨率宇宙学模拟 Illustris 研究了贯穿宇宙演化历史的超大质量黑洞成团、黑洞成团与宿主暗物质晕质量之间的联系，以及对黑洞占空比的启示。我们预测的黑洞相关长度和偏差在所探测的整个红移范围内与观测数据非常吻合。在 1-晕小尺度上，黑洞成团强烈依赖于光度，在中等红移的几 Mpc 较大尺度上存在一定程度的依赖。我们发现黑洞成团随红移的演化非常微弱，最初遵循其宿主的行为。然而在 z ~ 2 以下，黑洞成团的增长速度快于其宿主，这导致对由成团预测的宿主暗物质晕质量产生显著高估。宿主暗物质晕质量的完整分布非常宽，包括一条延伸至低于最小宿主质量朴素预测值一个数量级的低质量尾部。我们的黑洞占空比遵循对黑洞质量的幂律依赖关系并随红移降低，我们为此提供了精确的解析拟合。然而，晚期成团幅度的增加意味着基于黑洞成团的占空比估计可能会大幅高估占空比，误差超过两个数量级。我们发现，当假设最小宿主质量为 $10^{11.2} M_\odot$ 时一致性最好，这为我们的模拟所探测的所有红移和光度范围提供了准确的测量。