早期宇宙中的耀变体

我们研究了宇宙最初十亿年间，由超过十亿倍太阳质量的黑洞驱动的射电噪类星体与射电宁静类星体的相对出现率。我们考虑了 Swift 卫星搭载的 Burst Alert Telescope (BAT) 在 3 年全天调查的硬 X 射线波段探测到的高红移耀变体样本。驱动这些耀变体的所有黑洞均超过十亿倍太阳质量，其吸积光度接近 Eddington 极限。对于每一个指向我们的耀变体，必定存在数百个指向其他方向的类似源（具有类似质量的黑洞）。这限制了高红移（z>4）处十亿倍太阳质量黑洞的密度，以及（有喷流的）射电噪源与射电宁静源的相对重要性。我们将高红移射电噪源的预期数量与 Sloan Digital Sky Survey (SDSS) 探测到的高光度射电噪类星体进行了比较，发现直到 z~3 时两者一致，但在 z>3 时，SDSS 射电噪类星体相对于预期存在严重不足。我们认为对这一差异最可能的解释是：i) 耀变体与未对准射电源的比例在 z=3 以上下降了一个数量级，这可能是平均整体 Lorentz 因子下降的结果；ii) SDSS 在高红移处遗漏了很大一部分射电噪源；iii) SDSS 在高红移处同时遗漏了射电噪和射电宁静类星体，可能是因为遮蔽，或者是因为在接近 Eddington 吸积的系统中光学-紫外连续谱的准直。这些解释意味着高红移处大质量黑洞的数密度非常不同，我们在当前关于高红移暗物质晕与其所宿主黑洞关系的理论框架下对此进行了讨论。