纳米赫兹引力波背景对银河反馈与超大质量黑洞生长的影响

Megan Taylor Tillman; Blakesley Burkhart; Chiara M. F. Mingarelli; J. Andrew Casey-Clyde; Lars Hernquist; Sownak Bose; Enikő Regős; César Hernández-Aguayo

纳米赫兹引力波背景对银河反馈与超大质量黑洞生长的影响

星系天体物理 2026-05-27 v2 高能天体物理现象

作者: Megan Taylor Tillman , Blakesley Burkhart , Chiara M. F. Mingarelli , J. Andrew Casey-Clyde , Lars Hernquist , Sownak Bose , Enikő Regős , César Hernández-Aguayo

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摘要

我们研究了脉冲计数组 (PTA) 对纳米赫兹引力波背景 (GWB) 的测量如何约束超大质量黑洞 (SMBH) 生长历史，以及活跃星系核 (AGN) 和恒星反馈模型如何影响GWB预测。反馈调节了超大质量黑洞 (SMBH) 的生长，改变了黑洞质量函数 (BHMF)。我们利用包括 IllustrisTNG、MillenniumTNG、Simba 和 CAMELS 等多个宇宙模拟套件中的BHMF，并结合基于准星的SMBH二元群体框架，预测在各种不同星体和AGN反馈规格下产生的GWB幅值。我们发现，无论是星体还是AGN反馈模型的选择都改变了BHMF的高质量端，并将预测的GWB幅值提高或降低最高可达原模型的2倍，对于CAMELS的极端反馈变体可达10倍。效率较低或缺乏AGN反馈的模型会产生大量SMBH，使GWB幅值符合PTA数据，但无法产生真实的星系。 fiducial 模型的AGN和星体反馈抑制了SMBH生长，低估了预期信号，可能通过更真实的黑洞种子和生长规格来缓解。宇宙模拟与PTA推断的GWB幅值之间的不匹配表明，SMBH生长更有效或更早地发生，超出当前模型所捕获的范围。这表明PTA测量为不仅探索SMBH群体，还为反馈物理提供了强大的新探针。

关键词

引力波超大质量黑洞 AGN反馈恒星反馈脉冲计数组

引用

@article{arxiv.2602.15938,
  title  = {Implications of the nanoHertz Gravitational-Wave Background for Galactic Feedback and Massive Black Hole Growth},
  author = {Megan Taylor Tillman and Blakesley Burkhart and Chiara M. F. Mingarelli and J. Andrew Casey-Clyde and Lars Hernquist and Sownak Bose and Enikő Regős and César Hernández-Aguayo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.15938},
  year   = {2026}
}

备注

21 pages, 8 figures, 2 tables, accepted to ApJL

纳米赫兹引力波背景对银河反馈与超大质量黑洞生长的影响

摘要

关键词

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