带辐射转移的直坍缩形成超大质量黑洞种子：孤立暗物质晕
星系天体物理
2018-04-13 v2
摘要
暗物质（DM）晕内的直坍缩是在高红移形成超大质量黑洞（SMBH）种子的有前景路径。该坍缩的外层保持光学薄，并已使用数值模拟被深入研究。然而，坍缩的最内区预期变为光学厚，要求我们追踪辐射场以理解其后续演化。迄今，绝热近似被专用于此目的。我们应用通量限制扩散（FLD）近似中的辐射转移，求解孤立晕中气体与辐射的耦合演化。对于孤立 DM 晕内的直坍缩，我们发现：（1）光球在 ~10^{-6} pc 处形成并迅速向外膨胀。（2）形成一个中心核，质量约 1 Mo，由热气体压力梯度与自转支撑。（3）增长的热气体与辐射压力梯度将其瓦解。（4）该过程伴随强各向异性外流，附近形成另一核并迅速增长。（5）包裹这些核的光球涌现的典型辐射光度约 5 x 10^{37}-5 x 10^{38} erg/s，为爱丁顿光度量级。（6）两个变时标与该过程相关：一个长时标，与中心 ~10^{-4}-10^{-3} pc 内的吸积流有关；以及约 0.1 yr，与辐射扩散有关。（7）已运行绝热模型作比较，其演化与 FLD 模型迥异，形成中心几何厚盘。总体而言，绝热方程态并非直坍缩晚期的良好近似，主要因为 FLD 中的辐射能够由于光学深度的各向异性及相关梯度而逃逸。
引用
@article{arxiv.1801.08545,
title = {Direct Collapse to Supermassive Black Hole Seeds with Radiative Transfer: Isolated Halos},
author = {Yang Luo and Kazem Ardaneh and Isaac Shlosman and Kentaro Nagamine and John Wise and Mitchell Begelman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.08545},
year = {2018}
}
备注
19 pages, 17 figures, MNRAS, in press; correcting typos