Population III恒星团中巨型黑洞的形成

詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)揭示了一批活跃性星系(AGN)，这些天体挑战了现有的黑洞(BH)形成模型。这些新发现的BH相对于宿主星系显得过大，且数量意外丰富。其确切来源尚不明确。本文的主要目标是探讨Population III(Pop III)恒星团中巨型BH种子的形成。我们对Pop III恒星团的形成进行了宇宙学模拟，并提出了这些恒星团的装配及后续演化模型。该模型考虑了背景气体、恒星碰撞及其相关质量损失、气体吸积、恒星增长、其初始质量函数(IMF)以及随后的星际形成。我们对这些模型进行了跨200万年的N体模拟。我们的结果表明，在所有情况下均形成了质量大于400~M$_\odot$的BH，最高可达约5000~M$_\odot$，在保持高吸积率(10$^{-3}$~M$_\odot$ yr$^{-1}$)的乐观但合理条件下，可能超过10$^4$~M$_\odot$。我们得出结论，Pop III恒星团中可以形成巨型BH，且这些BH可能停留在其宿主团内。这些BH可能会随着它们 sinks入银河势阱而继续增长。这种形成通道应在星系形成和BH人口学模型中得到进一步的考察。