首批黑洞的近红外背景特征

近红外背景 (NIRB) 强度的角涨落已在高达 $\simlt 1^{\ensuremath{^{\circ}}}$ 的尺度上被观测到。对其解释颇具挑战性，因为即使在移除已探测源的贡献后，剩余信号仍比来自探测极限以下的遥远星系和首批恒星的预期值高出 $>10$ 倍。我们在此提出一种新的解释：早期形成、中等质量、正在吸积的直接坍缩黑洞 (DCBH)，虽然在当前巡天中过于暗弱而无法被单独探测，但可能解释了观测到的涨落。我们发现，在 $z\simgt 12$ 时形成于维里温度为 $10^4$ K 的无金属晕中、且被高度遮蔽 ($N_{\rm H}\simgt 10^{25} \rm cm^{-2}$) 的 DCBH 种群，能够解释在 $>100''$ 尺度上观测到的 3.6 和 4.5 $\mu$m 涨落水平 $\approx 10^{-3}$ (nW m$^{-2}$ sr$^{-1})^2$。较小尺度上的信号则是由低红移和中等红移处未被探测到的星系产生的。尽管属于康普顿厚源，但在 $\theta> 100''$ 的尺度上，DCBH 产生的 CXB (0.5-2 keV)-NIRB ($4.5 \rm \mu m$) 互相关信号约为 $\simeq 10^{-11}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ nW m$^{-2}$ sr$^{-1}$，该信号略微依赖于所采用的吸收气体柱密度具体值 ($N_{\rm H} \approx 10^{25} \rm cm^{-2}$)，并与 \cite{2012arXiv1210.5302C} 最近的测量结果一致。在较小尺度上，互相关主要由容纳在同样的低红移、未被探测到的星系中的大质量 X 射线双星 (HMXB) 的辐射所主导，这些星系也解释了小尺度的 NIRB 涨落。这些结果勾勒出了 NIRB 作为研究首批星系和黑洞本质工具的巨大的潜力。