高红移活动星系核的演化

我们构建了一个简单的物理模型，以在中心黑洞（BH）及其宿主星系共同演化的框架内研究高红移活动星系核（AGN）的演化。利用暗晕圆周速度 $V_c$ 与星系速度弥散 $\sigma$ 之间的关联将暗物质晕质量与黑洞质量联系起来。将暗物质晕质量函数转换为任意给定红移下的黑洞质量函数。构建了高红移光学 AGN 光度函数（LF）。在 $z\sim 4$ 时，光学 AGN LF 的暗端未呈现平缓特征。这与观测结果一致。若在中心黑洞受 Eddington 极限吸积的情形下能够重现 $z\sim 6$ 时的光学 AGN LF，则 AGN 寿命可能具有 $2\times 10^5$ 年的较小值。还分别使用在 $z\sim 4$ 光学 AGN LF 计算中采用的相同参数，计算了 $2.0<z<5.0$ 的 X 射线 AGN LF 和 $z>3$ 的 X 射线 AGN 计数。据估算，在 0.5-2 keV 能段，以 $3\times 10^{-17}~\rm{erg~cm^{-2}~s^{-1}}$ 的流量极限可在 $z>6$ 探测到每 $\rm{deg}^2$ 约 30 个 AGN。此外，还研究了宇宙再电离。高红移 AGN 发射的紫外光子对宇宙再电离起主要贡献，且高红移 AGN 中心黑洞的质量范围为 $10^6-10^8M_\odot$。我们还讨论了模型中源自 $M_{\rm{BH}}-\sigma$ 关系、Eddington 比、AGN 寿命和 X 射线衰减的 AGN LF 与 AGN 计数方面的一些不确定性。