关于“直接坍缩”黑洞种子的数密度
星系天体物理
2019-12-16 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
质量达数百万太阳质量及以上的超大质量黑洞（BHs）位于大多数本地星系的中心，但它们也为活动星系核和类星体提供能量，后者已被探测到红移 z=7 处。这一观测证据对黑洞的增长以及首批黑洞种子的质量施加了强烈约束。“直接坍缩”情景非常引人注目，因为它导致形成质量在 10^4-10^6 Msun 范围内的大质量黑洞种子，从而便于解释 z=6-7 处的类星体如何由质量 >10^9 Msun 的黑洞供能。然而，直接坍缩似乎很罕见，因为该情景所需的条件是：气体无金属、存在强光解离的 Lyman-Werner 通量、以及暗晕中心持续 10-100 Myr 的大量气体流入。我们进行了若干宇宙学流体动力学模拟，覆盖了大范围的盒子尺寸与分辨率，从而使我们能够理解若干物理过程对直接坍缩黑洞分布的影响。我们识别出可能发生直接坍缩的暗晕，并推导出黑洞的数密度。我们还研究了流体动力学模拟（直接的或后处理的）与半解析研究之间的差异。我们发现，若要让直接坍缩解释正常星系中的黑洞，直接坍缩所需的临界 Lyman-Werner 通量必须远小于包含详细化学模型的 3D 模拟所预测的值。然而，当超新星反馈相对较弱时，对于更现实的临界 Lyman-Werner 通量值，可以获得足以解释 z=6-7 类星体的直接坍缩黑洞。
引用
@article{arxiv.1601.00557,
title = {On the number density of "direct collapse" black hole seeds},
author = {Melanie Habouzit and Marta Volonteri and Muhammad Latif and Yohan Dubois and Sebastien Peirani},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.00557},
year = {2019}
}
备注
matched the version published in 2016, 13 pages, 7 figures