由宿主暗物质晕内部辐射诱发的大质量黑洞直接坍缩形成

我们利用宇宙学 N 体模拟结合星系演化的半解析模型，估计了通过直接坍缩 (DC) 情景形成超大质量黑洞 (SMBHs) 的暗物质晕所占的比例。虽然在大多数早期研究中 DC 的发生仅限于化学原初晕，但在此我们考虑 DC 也可发生在金属度低于阈值 $Z_{\rm th} = 0$--$10^{-3}~{\rm Z}_{\bigodot}$ 的晕中，并考虑 DC 黑洞 (DCBH) 形成的超竞争吸积路径。此外，我们首次考虑了宿主晕内恒星的 Lyman-Werner (LW) 辐射（即内部辐射）的效应。我们发现，在低阈值金属度 $Z_{\rm th} \leq 10^{-4}~{\rm Z}_{\bigodot}$ 下，纳入内部辐射反而使 DCBH 的数密度从 $0.2$--$0.3$ 降至 $0.03$--$0.06~{\rm Mpc}^{-3}$。这是因为恒星形成因自调节而被抑制，相邻晕发出的 LW 通量减小。仅当 $Z_{\rm th}$ 高达 $10^{-3}~{\rm Z}_{\bigodot}$ 时，内部辐射才将 DCBH 数密度从 $0.4$ 提升至 $1~{\rm Mpc}^{-3}$，从而将至少形成一个 DCBH 的阈值晕质量从 $2\times 10^{9}$ 降至 $9\times 10^{8}~{\rm M}_{\bigodot}$。我们还发现，质量为 $M_{\rm halo} \gtrsim 10^{11}$--$10^{12}~{\rm M}_{\bigodot}$ 的晕在 $z = 0$ 时可容纳多于一个 DCBH。这表明仅 DC 情景便可解释观测到的 SMBH 宿主星系数目。