使用拉格朗日超加密的准星燃料供给至亚秒差距尺度的宇宙学模拟

我们展示了准星质量晕($M_{\rm halo} \approx 10^{12.5}\,{\rm M}_{\odot}$ 于 z=2)的宇宙学流体动力学模拟,首次将气体传输解析到中央大质量黑洞周围内 0.1 pc。我们模拟了包含超新星、恒星风和辐射的恒星反馈的多相星际介质,以及动态提高逼近黑洞分辨率的超拉格朗日加密技术。我们未包含黑洞反馈。我们表明,亚秒差距吸积率(1)在核区气体密度峰值时期(z~2)大致稳态下可达 ~6 M$_{\odot}$yr$^{-1}$,足以驱动明亮准星,(2)在准星前阶段高度时间可变,在 Myr 时间尺度上跨越 0.001-10 M$_{\odot}$yr$^{-1}$,且(3)限于短暂(~2 Myr)活动相(0.01-0.1 M$_{\odot}$yr$^{-1}$)后接较低核区气体密度和晚期(z~1)的更长不活跃期,归因于热中央空腔的形成。流入气体主要为冷气体,旋转支撑主导湍流和热压力,恒星形成在 1 pc - 10 kpc 上可消耗与流入提供的等量气体。来自多尺度恒星非轴对称的引力扭矩主导角动量传输甚于气体自扭矩和压力梯度,吸积对黑洞质量弱依赖。亚秒差距吸积率与核区(但脱离全球)恒星形成相关,并可超过 Eddington 率 10 倍。黑洞可在 ~0.1 Myr 上离星系中心移动 ~10 pc。吸积气体形成 pc 尺度、旋转支撑、常相对于星系尺度盘错位的遮蔽结构。这些模拟为研究黑洞—星系共同演化开辟了新途径。