非平衡相对论性自互作用暗物质星形状坍缩——种子黑洞质量限制
宇宙学与河外天体物理
2026-04-28 v2 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
摘要
最近的高红移超大质量黑洞 (SMBH) 观测对标准种子机制提出了挑战。在各种竞争模型中，自互作用暗物质 (SIDM) 星形状坍缩提供了一种解释早期SMBH形成的可能性。虽然前期研究在 modeling 自互作用暗物质星形状的引力热力学坍缩时，主要聚焦于假设处于水动力平衡条件下的非相对论演化，但我们通过放宽平衡假设并纳入相对论效应，推进了该框架。为此，我们首次将米纳-施格尔 (Misner-Sharp) 格式引入SIDM语境中。我们的模型在早期长平均自由路径 (LMFP) regime 中再现标准水动力模型，但在后期短平均自由路径 (SMFP) regime 中表现出显著不同行为：在该 regime 中，强烈的向外热流驱动外层迅速膨胀，剔除核心质量，显著减缓坍缩速度。我们的相对论处理使我们能够跟踪星形状演化至明显视界形成的最终阶段。我们的模拟结果表明，在视界形成时，种子黑洞质量约为星形状质量的 ，这表明重力场效应对于解释宇宙早期SMBH至关重要。
引用
@article{arxiv.2601.17117,
title = {Non-Equilibrium Relativistic Core Collapse of Self-Interacting Dark Matter Halos -- Limits On Seed Black Hole Mass},
author = {Hua-Peng Gu and Fangzhou Jiang and Xian Chen and Ran Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.17117},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 5 figures. Accepted for publication in Physical Review D