超大质量黑洞与星系协同演化的多样化路径

超大质量黑洞（SMBH）在不同时期的各类星系群体中均被观测到，但对于它们如何与宿主星系协同演化仍缺乏清晰认识。由于难以建模星系和 SMBH 过程所涉及的多尺度范围，不同星系形成模拟中基于物理动机的 SMBH 吸积和反馈模型差异巨大。在此我们利用观测数据构建 SMBH 增长的经验模型。我们将观测到的比吸积率概率分布（作为星系恒星形成率的函数，红移范围 $z=0-2$）应用于 UniverseMachine 星系形成模型，根据星系性质确定 SMBH 吸积率。我们利用观测到的 $z=0$ 静止和恒星形成星系群体的 SMBH-恒星质量关系，为 SMBH 增长历史提供局部边界条件。随后我们将星系恒星质量及其 SMBH 的协同演化历史回溯至 $z=2$。我们发现，$z=0$ 时最巨大的 SMBH 在 $z=0-2$ 期间几乎没有增长其总质量的大部分，表明这些系统的 SMBH 质量早期组装。相反，$z=0$ 时较低质量的 SMBH 在 $z=0-2$ 期间逐渐组装其质量。这导致 SMBH-恒星质量关系显著演化，随红移增加而向更高的归一化和更平缓的斜率演变。我们发现，观测到的 $z=0$ SMBH-恒星质量关系的巨大离散性导致了模型中生长路径的多样性，一些星系在其 SMBH 之前组装恒星质量，另一些则相反。