早期宇宙中直接坍缩黑洞形成的新约束

直接坍缩黑洞（DCBH）被提出作为解释该时期观测到的明亮类星体、组装超大质量黑洞的挑战的解决方案。形成质量约为10$^{4-5}$ M$_{\odot}$的DCBH种子，需要一个原始原子冷却晕被外部辐射场照亮，该辐射场足够强以完全抑制晕中的H$_2$冷却。许多先前研究尝试约束抑制H$_2$冷却所需的临界特定强度，记为J$_{\rm crit}$。然而，这些研究通常假设入射外部辐射场可以用黑体谱来建模。在此假设下，可以推导出仅依赖于黑体温度的J$_{\rm crit}$唯一值。在本研究中，我们考虑了更真实的辐射源谱能量分布（SED），其完全取决于其恒星形成历史和年龄。破坏负责抑制分子氢冷却的物种的速率取决于SED的详细形状。因此，J$_{\rm crit}$的值与邻近星系入射SED的形状相关。我们对允许直接坍缩的H$_2$和H$^-$破坏速率拟合了一个参数形式。因此，我们发现J$_{\rm crit}$不是一个固定阈值，而是可以位于J$_{\rm crit}$ ~ 0.5–10$^3$范围内的任何值，取决于源恒星族群的细节。