高红移超大质量黑洞：通过冷流吸积

我们利用放大重模拟 (zoom-in techniques) 技术，对 MassiveBlack 宇宙学流体动力学模拟中约 Gpc 体积内三个宿主 $10^9$ 太阳质量黑洞的高红移 ($z > 5.5$) 晕进行了重模拟。我们考察了宇宙学模拟中可能影响高红移超大质量黑洞增长的若干因素，包括数值分辨率、反馈方案以及平滑粒子流体动力学 (SPH) 的公式形式。我们发现，无论是固定邻居数量还是固定体积，改变直接沉积反馈能量的区域大小，对黑洞的吸积历史影响甚微。将质量分辨率改变高达 64 倍也不会显著改变黑洞的增长历史。我们发现，从密度 - 熵公式切换到压力 - 熵公式的平滑粒子流体动力学会略微增加黑洞的吸积率。总体而言，数值细节似乎对这些高红移处黑洞的主要燃料供给机制影响较小。我们考察了这一现象的发生方式，发现对模拟技术的不敏感性似乎是这些高红移超大质量黑洞冷流供养图像的特征。我们表明，在这些 $z > 6\sim7$ 的大质量天体中，参与关键吸积阶段的气体在所有情况下都比晕中的平均气体更冷、更密，并形成更相干的流。当黑洞吸积受反馈调节时 ($z < 6$)，情况也大多如此，尽管区别不那么明显。对于我们重模拟的晕，冷流似乎是早期宇宙中形成最大质量黑洞的可行机制，这在结构形成的 LambdaCDM 模型中自然发生。由于不需要精细调节数值参数，它们在这些天体中似乎是物理上不可避免的。