直接坍缩黑洞的莱曼阿尔法特征
星系天体物理
2016-06-01 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
‘直接坍缩黑洞’(DCBHs)为存在于红移高达z~7的超大质量黑洞提供了可能的种子。我们研究通过DCBH情景简化表示的莱曼阿尔法(Lya)辐射转移。我们发现坍缩云的引力加热引起高达~1e38(M_gas/1e6 Msun)^2 erg/s的Lya冷却光度。Lya产生率在坍缩最终阶段可显著更大，但碰撞退激发有效抑制了出射的Lya流。中心源的光电离在云的特定演化阶段将Lya光度提升至L~1e43(M_BH/1e6 M_sun) erg/s，其中M_BH表示驱动该源的黑洞质量。我们预言Lya谱线的宽度和速度偏移范围从数十到数千km/s，敏感依赖于云的演化状态。我们还将我们的预言与CR7 (Sobral et al. 2015)的观测比较，CR7是z~7的一个明亮Lya发射体，可能与DCBH相关。如果CR7由黑洞驱动，则仅其Lya流就要求M_BH>1e7 M_sun，超过了DCBH刚形成时的质量。观测到的Lya谱宽度偏爱仅存在低柱密度氢，log [N_HI/cm^-2]~19-20。Lya谱的形状表明该气体处于外流。这些要求意味着如果CR7蕴含DCBH，则促成其形成的物理条件已被大部分抹去，这与理论预期一致。
引用
@article{arxiv.1602.07695,
title = {Lyman Alpha Signatures from Direct Collapse Black Holes},
author = {Mark Dijkstra and Max Gronke and David Sobral},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.07695},
year = {2016}
}
备注
16 pages, 7 figures, submitted to ApJ following revision based on referee report