利用远红外原子线比值捕捉黑洞引起的由内向外淬灭

我们提议利用星系远红外精细结构线的相对强度来刻画大质量黑洞(BHs)引起的由内向外淬灭的早期阶段。黑洞反馈被认为通过驱散周围环境气体来淬灭恒星形成。为了量化反馈对星系中心气体密度的影响,我们利用 IllustrisTNG 和 Illustris 模拟的输出,它们实现了不同的黑洞反馈模型。我们设计了一个 H$_{\rm ~II}$ 区物理模型并计算 [O$_{\rm ~III}$] $52$ 和 $88~{\rm \mu m}$ 线的强度。线强度比对局域电子密度敏感,因此可用于测量黑洞淬灭的强度和物理范围。如果黑洞反馈在其增长到某一质量时突然作用并驱散气体,如 IllustrisTNG 中所模拟,低密度气体产生相对较弱的 [O$_{\rm ~III}$] $52$ 线(相对于 $88~{\rm \mu m}$)。相反,如果反馈强度及因此局域气体密度与黑洞质量无强相关,如 Illustris 中那样,则线比值在不同演化阶段星系间预期无显著变化。我们发现这些特征在模拟中得以重现。我们还表明线比值对测量的孔径大小不敏感,因此观测无需分辨星系中心。我们主张积分线比值可用于捕捉黑洞由内向外淬灭的起始。