黑洞种子最佳生长的条件

质量高达 $\sim 10^9 \, \mathrm{M_{\odot}}$ 的超大质量黑洞在 $z \sim 7$ 时就已经存在，此时宇宙年龄 $\lesssim 1 \, \mathrm{Gyr}$。这意味着它们的生长面临时间紧迫的问题，因为在标准吸积情景下很难达到如此高的质量。在此，我们探讨了可能导致最佳生长的物理条件，即允许稳定的超爱丁顿吸积的条件。我们的分析表明，最佳条件的优势取决于两个关键参数：黑洞质量和宿主星系中心气体密度。在该参数空间的高效率区域，假设宿主星系具有全局等温轮廓，气流可以从大尺度到小尺度连续吸积到黑洞上。利用黑洞种子的解析初始质量函数，我们发现初始质量 $\gtrsim 10^4 \, \mathrm{M_{\odot}}$ 的种子具有更高的高效生长概率。我们的图景表明，大量在低效率区域形成、具有低占空比和低吸积率的高红移低质量黑洞可能作为类星体无法被探测到，因为我们预测它们的热光度 $\lesssim 10^{41} \, \mathrm{erg \, s^{-1}}$。这些源的存在可能只能通过其并合的引力波探测来揭示。