早期超大质量黑洞周围的指数增长气泡

我们探讨了迄今为止尚未被探索的、由指数增长的功率源驱动的外流问题，重点关注早期超大质量黑洞（BH）。我们假设这些天体通过爱丁顿极限吸积在z=6时增长到$10^9\;M_{\odot}$，并将其热辐射输出的5%转化为风。我们首先考虑了在气体和总质量密度均匀且等于$z>6$时宇宙平均值的区域中膨胀的能量驱动和动量驱动外流情况。我们推导了外流演化的解析解，发现对于具有e折时间$t_{Sal}$的指数增长功率，外流半径的晚期膨胀也是指数的，在能量驱动和动量驱动极限下的e折时间分别为$5t_{Sal}$和$4t_{Sal}$。然后，我们考虑了由位于不同质量早期暗物质晕中心的类星体（QSO）产生、并由不同种子黑洞提供能量的能量驱动外流。我们追踪了从吸积开始直到$z=6$的源功率以及晕中气体和暗物质密度轮廓的演化。最终的气泡半径和速度不依赖于种子黑洞质量，但对于更大的晕质量则更小。在z=6时，对于质量范围在$3\times10^{11}-10^{13}\;M_{\odot}$的晕所寄宿的类星体，预期气泡半径在50-180 kpc范围内，速度在400-1000 km s$^{-1}$范围内。我们发现，到类星体被观测到时，在能量驱动外流情况下注入气泡内的总热能是$E_{th}\sim5 \times 10^{60}$ erg。这与通过探测较低红移处大量明亮类星体周围的热苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应所测得的$E_{th}=(6.2\pm 1.7)\times 10^{60}$ erg值非常吻合。[节略]