恒星形成分子云与星系核中反馈调节的种子黑洞增长

在高红移明亮类星体中探测到超大质量黑洞（SMBHs）可能需要一个快速吸积阶段，作为先决条件，需要从千秒差距或秒差距尺度向种子黑洞（BHs）大量注入气体。我们先前的研究表明，对于具有高面密度（$\sim 10^4\,{\rm {\rm M_\odot}\, pc}^{-2}$）的恒星形成巨分子云（GMCs）内的BH种子，这种气体供应是可能的，它通过由湍流和恒星反馈驱动的致密团块的高效供给，促进了“超爱丁顿”吸积。本文研究了吸积BH的反馈对该过程的影响，包括辐射、机械喷流和高度相对论性的宇宙射线。我们运行了一系列数值模拟，以探索BH反馈的多样化参数空间，包括亚网格吸积模型、反馈能量效率、质量负载因子和初始金属丰度。利用从细盘推断的辐射反馈模型，我们发现超爱丁顿吸积仍然是可以实现的，产生高达 $10^{41}$ -- $10^{44}\,\rm erg/s$ 的BH热光度，具体取决于GMC属性和假设的特定反馈模型。我们发现种子BH的最大可能质量增长（$\Delta M_{\rm BH}^{\rm max}$）受BH反馈的动量沉积率 $\dot{p}_{\rm feedback}/(\dot{M}_{\rm BH} c)$ 调节，这导出了一个与模拟非常吻合的解析标度律。该场景预测在 $\sim \rm Myr$ 内，恒星质量BH会快速形成 $\sim 10^4\,\rm M_\odot$ 的中等质量黑洞（IMBHs）。此外，我们检查了亚网格吸积模型的影响，以及BH反馈可能如何影响这些分子云复合体内的恒星形成。