AGN盘中的中等质量黑洞：I. 产生与增长

在此，我们提出了一种在超大质量黑洞周围的盘中高效增长中等质量黑洞（IMBH）的机制。在气体盘的促进下，恒星质量天体可以高效聚集。恒星、致密天体和双星可以在超大质量黑洞周围的盘内迁移、吸积并合并。虽然尖峰星的动力学加热激发了盘内核星团天体（NCO）的速度弥散，但盘内气体阻尼了NCO的轨道。如果气体阻尼占主导地位，NCO将留在盘内，具有圆轨道和较大的碰撞截面。IMBH种子可以通过在低相对速度下与盘内NCO的碰撞而极快地增长，从而实现超爱丁顿增长率。一旦IMBH种子清空了其盘内NCO的 feeding zone，IMBH种子的增长便可由来自AGN盘的气体吸积主导。然而，IMBH可以在盘内迁移并扩大其 feeding zone，从而允许超爱丁顿吸积率继续。迁移天体的堆积增强了通过NCO碰撞实现的IMBH种子增长。我们强调了AGN盘中IMBH增长与原行星盘中巨行星增长模型之间显著的相似性。如果IMBH质量足够大，它可以在AGN盘中打开一个间隙。IMBH在AGN盘中的迁移可能停滞，使其能够在AGN阶段结束时存活并留在星系核中。我们提出的机制在AGN盘中增长IMBH的效率应高于星团中IMBH增长的标准模型。尖峰星对盘内NCO的动力学加热转移至AGN盘内的气体中，有助于维持外盘抵抗引力不稳定性。模型预测、观测限制和影响在配套论文（论文II）中讨论。