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明亮剧烈风作为超大质量黑洞诞生的标志

高能天体物理现象 2015-11-11 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

超大质量黑洞的形成仍是一个未解之谜。在准星情景中,黑洞种子经历最初的超爱丁顿增长,在不到一百万年内可能于红移z2010z \sim 20-10的原星系中心留下一个10410510^4-10^5 M_{\odot}的黑洞。然而,超爱丁顿吸积可能伴随剧烈的质量损失,从而限制到达黑洞的物质质量。本文中,我们严格评估了从黑洞吸积所自的庞大包层表面发起的辐射驱动风的影响。通过求解与包层流体静力结构耦合的完整风方程,我们发现质量流出率介于数十至10410^4 M_{\odot} yr1^{-1}之间,主要由流出体内的平流光度驱动。因此我们确认了Dotan, Rossi & Shaviv (2011)的论断,即质量损失会严重影响准星内部黑洞种子的早期增长。特别是,质量>104>10^4 M_{\odot}的种子只能在107 \gtrsim 10^7 M_{\odot}的质量库中形成,除非它们以巨大速率(100 \gtrsim 100 M_{\odot} yr1^{-1})被重新补充。这可能意味着那些红移处只有极为巨大的暗物质晕(>109>10^9 M_{\odot})才能容纳大质量种子。与先前论断相反,这些风预期是相对明亮(1044104710^{44}-10^{47} erg s1^{-1})、偏蓝(Teff8000T_{\rm eff} \sim 8000 K)的天体,虽然躲过了哈勃空间望远镜,但可被詹姆斯·韦伯空间望远镜观测到。

关键词

引用

@article{arxiv.1509.07511,
  title  = {Bright vigorous winds as signposts of supermassive black hole birth},
  author = {Davide Fiacconi and Elena M. Rossi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1509.07511},
  year   = {2015}
}

备注

15 pages, 8 figures, accepted for publication in MNRAS