宇宙学环境中多通道超大质量黑洞种子形成与演化

我们研究了超大质量黑洞（SMBH）种子通过不同形成通道（从 PopIII 残骸到大质量种子）的起源与演化，这些通道在 L-Galaxies 半解析代码中建模。我们在 Millennium-II 模拟（MR-II）合并树上运行该模型，因为其晕质量分辨率（M_{vir,res}~10^7 Msun h^-1）允许在宇宙学体积（L_{box}=100 Mpc h^-1）中研究原子冷却晕（T_{vir}>10^4 K）的演化，那里预计形成中等质量和大质量种子。我们根据恒星形成化学和辐射反馈的空间变化追踪这些种子的形成。由于无法解析第一批迷你晕（T_{vir}~10^3 K），我们以子网格方式继承演化的 PopIII 残骸，使用 GQd 模型的结果。我们还包含在富气大质量并合中形成的大质量种子，它们在 MR-II 体积中非常罕见。轻种子的后代在我们的 SMBH 种群中所有质量和红移处都在数量上占优。较重种子形成于致密环境中，那里邻近天体提供所需的紫外光照。总体而言，我们的模型产生的 z=0 SMBH 种群其统计性质满足当前约束。我们发现黑洞占据分数高度依赖于播种效率，并且在矮质量区间内黑洞与恒星质量的标度关系比高质量区间更平坦。最后，本地矮星系中寄生的部分黑洞自 z>6 形成后从未增长。