由暗物质种子的巨型黑洞——关于小红点和引力波信号的启示
星系天体物理
2025-04-02 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
对超大质量黑洞(SMBH)在高红移处的观测挑战了标准的种子场景。我们检讨了一种湮灭自互动暗物质(dSIDM)模型，其中引力热坍缩导致巨型黑洞种子从初始状态形成。我们采用半解析框架预测dSIDM种子SMBH Population的属性。再现了质量为十亿太阳质量的类星体，同时也再现了低质量暗淡的活跃星系核(称为小红点)，其SMBH至星系恒星质量比值符合最新火星网太空望远镜观测结果。为匹配观察到的亮类类星体丰度，需引入约占比的工作循环，暗示大量休眠状态的SMBH。这些巨型SMBH的合堆引力波信号可被LISA探测到，同时仍符合NANOGrav对引力波背景的约束。这些结果提供了DM驱动的SMBH形成的可测试信号标志，为通过SMBH和引力波可观测量探索隐藏子域物理提供了路径。
引用
@article{arxiv.2504.00075,
title = {Massive Black Holes Seeded by Dark Matter -- Implications for Little Red Dots and Gravitational Wave Signatures},
author = {Tingwei Shen and Xuejian Shen and Huangyu Xiao and Mark Vogelsberger and Fangzhou Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.00075},
year = {2025}
}
备注
5 pages, 5 figures. To be submitted to PRL. Comments are welcome! See also a companion study (Jiang et al. 2025 on arxiv yesterday) for an alternative elastic SIDM seeding scenario with different phenomenology