由直接坍缩播种的典型高红移黑洞的早期生长

理解高红移大质量黑洞(MBHs)的生长是一个极具天体物理兴趣的问题。在 $z>6$ 处最明亮的类星体常被观测到,但它们只是冰山一角,因为大多数低光度活动星系核(AGN)种群仍未被探测到。在本研究中,我们进行辐射流体动力学宇宙学模拟,以研究高红移宇宙中“正常”黑洞的生长。在我们的模拟中,我们模拟了第三星族(Pop III)和第二星族(Pop II)恒星的形成及其化学、机械和辐射反馈。我们考虑吸积黑洞的紫外和X射线发射以模拟其辐射反馈。所选晕在 $z=7.5$ 时质量为 $\rm 3 \times 10^{10}~M_{\odot}$,我们在 $z=12$ 时当晕质量远超原子冷却极限时,开启来自 $\rm 10^5~M_{\odot}$ 的MBH种子及其原位恒星形成的辐射反馈。我们发现MBH在320 Myr内仅吸积了约2200 $\rm M_{\odot}$,且MBH上的平均质量吸积率为几倍 $\rm 10^{-6}~M_{\odot}/yr$。我们的结果表明,MBH生长的受阻是超新星与MBH反馈协同驱动大尺度外流并将气体从MBH邻近区域排空的结果。这或许解释了为何迄今为止在 $z>6$ 处尚未探测到低光度AGN种群;恒星形成率与MBH吸积率之间的巨大反差可能使它们在即将到来的深场巡天中也难以被探测到。