Simba 中的黑洞--星系关联

我们考察 Simba 宇宙学流体动力学模拟中星系与超大质量黑洞的共同演化。Simba 通过来自冷气体的引力转矩限制吸积与来自热气体的 Bondi 吸积来增长黑洞,而黑洞反馈则依据 Eddington 比($f_{Edd}$)以辐射与喷流模式建模。Simba 对黑洞性质的本地研究总体呈现良好一致,如黑洞质量--恒星速度弥散($M_{BH}-\sigma$)关系、黑洞吸积率 vs. 恒星形成率(BHAR--SFR)以及黑洞质量函数。$M_{BH}-\sigma$ 的演化使得给定 $M_{BH}$ 的星系在更高红移处具有更高 $\sigma$,与 $M_{BH}-M_*$ 无演化一致。对于 $M_{BH}<\sim 10^8 M_\odot$,$f_{Edd}$ 与 $M_{BH}$ 反相关,因为 BHAR 近似独立于 $M_{BH}$,而在更高质量处 $f_{Edd}-M_{BH}$ 变平且具有更大弥散。BHAR vs. SFR 不随红移改变,但给定 $M_{BH}$ 下 $f_{Edd}$ 随时间稳步下降,使得除最质量黑洞外在 $z>\sim 2$ 处均以辐射高效模式吸积。黑洞质量函数振幅随红移减小,且在本地对于 $M_{BH}>10^{8}M_{\odot}$ 由宁静星系主导,但 $z>\sim 1$ 时所有 $M_{BH}$ 均由恒星形成星系主导。$z=0$ 的 $f_{Edd}$ 分布近似对数正态,峰值在 $f_{Edd}<\sim 0.01$ 如观测所示,并在更高红移处移向更高 $f_{Edd}$。最后,我们研究黑洞性质对 \HI\ 含量的依赖,发现气体含量与恒星形成率间的关联受黑洞性质调制,使得给定气体含量下更高 SFR 星系具有更小黑洞与更高 $f_{Edd}$。