搜寻游荡大质量黑洞

我们通过三维流体动力学模拟，研究了质量 $\gtrsim 10^5~M_\odot$、绕其宿主星系外围轨道运动的游荡大质量黑洞(BHs)上的低密度吸积流。这些游荡黑洞通过多体黑洞相互作用以及与星系和黑洞并合相关的引力波反冲，从星系核中被抛射而大量存在。我们发现，当游荡黑洞被具有密度涨落的热而弥散的等离子体供给时，由于流入角动量的宽泛分布，质量吸积率被限制在经典 Bondi-Hoyle-Littleton 率的 $\sim 10-20\%$。我们进一步使用半解析双温盘模型计算了游荡黑洞上辐射低效吸积流的辐射谱，发现预言的谱在毫米波段有峰值，而阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)在该波段具有最高的灵敏度和空间分辨率。利用 ALMA 及下一代甚大阵列(ngVLA)等未来设施的毫米观测，将使我们能够搜寻游荡黑洞族群，并将可探测质量极限推低至邻近大质量椭圆星系(如 M87)的 $M_\bullet \simeq 2\times10^7~M_\odot$ 以及银河系的 $M_\bullet \simeq 10^5~M_\odot$。该辐射谱模型结合数值模拟，将被用于物理解释在矮星系中探测到的核外黑洞，从而可能限制黑洞种子形成图景。