星系核中的黑洞是否存在最大质量？
星系天体物理
2016-09-21 v2
摘要
观测到的最大超大质量黑洞（SMBHs）的质量为 M_BH ~ 10^{10} M_sun，几乎与红移无关，从本地（z~0）到早期（z>6）宇宙均如此。我们认为，高于几乘 10^{10} M_sun 的 SMBH 增长被小尺度吸积物理所阻止，这与宿主星系的性质或宇宙学无关。增长更重的黑洞需要从星系尺度向核区供应速率高于 >10^3 M_sun/yr 的气体。在如此高的吸积率下，大部分气体在到达黑洞之前于大半径处（~10-100 pc）转化为恒星。我们采用了一个恒星形成吸积盘的简单模型（Thompson 等人 2005），发现亚秒差距（sub-pc）核区中的吸积率被降低到至多几 M_sun/yr。这阻止了 SMBH 在宇宙年龄内增长到 ~10^{11} M_sun 以上。此外，一旦 SMBH 达到足够高的质量，该吸积率会降至临界值以下，此时吸积流变为径移主导。一旦发生这种转变，黑洞吸积会被来自黑洞附近热气体的强外流和喷流抑制。我们发现，由该转变给出的最大 SMBH 质量为 M_{BH,max} ~ (1-6) * 10^{10} M_sun，主要取决于星系盘内角动量传输的效率，而非宿主星系的其他性质。
引用
@article{arxiv.1601.02611,
title = {Is there a maximum mass for black holes in galactic nuclei?},
author = {Kohei Inayoshi and Zoltan Haiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.02611},
year = {2016}
}
备注
9 pages, 5 figures, accepted for publication in ApJ, appendix added