从第一代恒星到第一代黑洞
星系天体物理
2016-02-10 v1
摘要
在 z > 6 处第一代超大质量黑洞（SMBHs）的增长仍是理论模型的一个主要挑战。若从第三星族恒星的黑洞（BH）遗迹（质量约100 Msun）的轻种子开始，则需要超爱丁顿吸积。另一条途径是从气体直接坍缩形成重种子，即约10^5 Msun的黑洞。本文中我们研究了轻、重种子作为第一代 SMBHs 的黑洞前身的相对作用。我们使用宇宙学、数据约束的半解析模型 GAMETE/QSOdust 来模拟 z > 6 类星体的若干独立并合历史。利用有物理动机的方案在前身星系中形成轻、重种子，我们发现少量重种子（在参考模型中为3至30个）能够实现 z > 6 处 SMBHs 的爱丁顿极限增长。该结论敏感依赖于化学、辐射和力学反馈效应之间的相互作用，这些效应很容易消除那些允许在低金属量气体（Z < Zcr 且 JLW > Jcr）中抑制气体冷却的条件。我们发现，若尘埃冷却在临界尘埃-气体质量比（D > Dcr）之上触发气体碎裂，则重种子无法形成。此外，轻、重种子的相对重要性取决于所采用的轻种子质量范围，因为这会通过超新星和 AGN 驱动的风剧烈影响沿并合树的冷气体历史。
引用
@article{arxiv.1601.07915,
title = {From the first stars to the first black holes},
author = {Rosa Valiante and Raffaella Schneider and Marta Volonteri and Kazuyuki Omukai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.07915},
year = {2016}
}
备注
16 pages, 13 figures, accepted for publication in MNRAS