气体吸积驱动的原恒星簇中的黑洞质量函数偏移
星系天体物理
2025-10-22 v2 高能天体物理现象
摘要
詹姆斯·韦伯太空站(JWST)观察到宇宙宝石弧形星系中低金属度紧凑、巨大的原恒星簇，这些簇很可能是星团簇的前体。在我们模型中，模拟了在恒星反馈将原始气体驱逐出去之前，巨大、紧凑、浑沌原恒星簇前几百万年内恒星黑洞(BH)质量增长。由于高红移处于低金属度环境下，星风变弱，尽管存在能量强大的配对不稳定超新星(PISN)反馈，紧凑簇仍可实现较大的气体耗尽时间尺度。质量分离驱动着BH的巨星前体在簇中心的质量密集区域，其中气体最为浓密。我们估算了初始黑洞质量函数(BHMF)，其PISN引起的截止值<55M_odot，如何偏移至约60-130M_odot或更高值——即如LIGO-Virgo-KAGRA等引力波实验所观察到的范围。我们发现，气体耗尽结束时，BH质量在质量间隙内或以上，取决于总质量、星形成效率、金属度和紧凑度，落在最新引力波信号GW231123的BH成分范围之内。单个BH质量增长大约遵循一个相当陡峭的关于初始BH质量的幂律，指数范围约为4-6。这发生在总质量约为10^6M_odot、尺寸约为1pc的典型巨大、紧凑气体原恒星簇中。我们的分析表明，宇宙宝石弧形原恒星簇通过早期气体吸积产生了质量达到10^2-10^3M_odot的BH。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.08448,
title = {Black hole mass function shift in proto-stellar-clusters driven by gas accretion},
author = {Zacharias Roupas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.08448},
year = {2025}
}