高红移活跃性星系核 (AGN) 人口统计研究——基于辐射-流体力学模拟
星系天体物理
2025-10-29 v2
摘要
高红移活跃性星系核 (AGN) 长期以来被认为是探索早期黑洞生长与星系演化的关键手段。然而，由于涉及的光度范围广泛、黑洞质量差异大，以及捕捉气体流体动力学响应并实时演化辐射场的计算成本高，对这一人口统计的建模仍然具有挑战性。本文提出了一套新的仿真方案，基于 IllustrisTNG 星系形成框架，增添了即时式辐射传递技术，旨在探讨位于原型团簇环境中的高红移 (z > 5) AGN。我们聚焦于黑洞及其宿主星系的共演化过程，以及辐射对周围星际气体的影响。模型预测称，黑洞将在密度较大的区域形成，且位于本地黑洞-恒星质量关系的下方，恒星质量的组装在黑洞显著吸积之前便已完成。电离光子主要来自恒星，这些恒星塑造了电离区域的形态，并推动了星系间的重新电离。鉴于原始 IllustrisTNG 模型中黑洞生长受限，我们将辐射效率从 0.2 降至 0.1，从而使大质量黑洞的吸积率提升，生长更为剧烈，AGN 驱动的淬灭更早发生。然而，所得 AGN 仍显著暗淡于观测到的高红移类星变。因此，我们引入一种类星变增强模型，通过人工提升 AGN 光度来纳入这一缺失的人口。增强后的 AGN 对周围气体产生显著影响，最显著的表现为近距离效应，以及对氦离子化的大幅贡献。
引用
@article{arxiv.2507.11605,
title = {High-redshift AGN population in radiation-hydrodynamics simulations},
author = {Teodora-Elena Bulichi and Oliver Zier and Aaron Smith and Mark Vogelsberger and Anna-Christina Eilers and Rahul Kannan and Xuejian Shen and Ewald Puchwein and Enrico Garaldi and Josh Borrow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11605},
year = {2025}
}
备注
accepted for publication in MNRAS; 17 pages, 13 figures (including Appendix), 1 table