最大吸积超大质量恒星:流体静力学平衡施加的基本极限

富气体星系的主并合为通过直接坍缩形成超大质量黑洞(SMBHs;$\gtrsim10^5$ M$_\odot$)提供了有利条件,因为它们能在亚秒差距尺度上触发高达 $10^4-10^5$ M$_\odot$ yr$^{-1}$ 的质量流入。然而,这种情况下 SMBH 的形成通道——无论是暗坍缩(无先前恒星阶段的直接坍缩)还是超大质量恒星(SMS;$\gtrsim10^4$ M$_\odot$)——仍属未知。在此,我们研究恒星能维持流体静力学平衡的吸积率上限。我们计算了以 $1-1000$ M$_\odot$ yr$^{-1}$ 吸积的 SMS 的流体静力学模型,并通过考虑有限声速事后估计对平衡的偏离。我们发现,在原子冷却极限($\gtrsim10$ M$_\odot$ yr$^{-1}$)以上吸积的恒星,只有当它们成为超大质量时才能维持流体静力学平衡。在此情形下,它们以流体静结构绝热演化,即熵在局域守恒并按质量坐标的平方根标度。我们的结果意味着,恒星只能通过原子冷却晕的吸积率($\sim0.1-10$ M$_\odot$ yr$^{-1}$)由吸积成为超大质量。一旦它们成为超大质量,更大的吸积率才成为可能。