宇宙时标上超大质量黑洞的普遍程度

我们研究了原初星系晕中超大质量黑洞（SMBH）种子的丰度。我们探讨这样一种假设：质量超过临界晕质量 M_c 的暗物质晕具有一定概率 p 曾产生过 SMBH 种子。对本地中等质量星系的当前观测约束了这些参数：对于 $M_c=10^{11}M_\odot$，所有晕都必须被播种，但若采用更小的 M_c 质量，播种效率可以低得多。这些约束还对本地和高红移宇宙中黑洞的数密度给出了下限。重现 z~6 类星体的空间密度取决于它们的典型晕质量，而这可以通过计数邻近的莱曼断裂星系（Lyman Break Galaxies）和莱曼阿尔法发射体（Lyman Alpha Emitters）来约束。对于这两种观测量，我们的模拟表明单场预测过于多样，无法得出确定性结论，这与文献中混杂的说法一致。如果类星体不限于质量最大的宿主晕，它们可能仅占 SMBH 种群的极小部分（~10^-5）。最后，我们针对 SMBH 并合产生的引力事件给出了一系列广泛的预测。我们为 LISA 定义了一种新的诊断图，用以同时测量 SMBH 空间密度以及晕并合与黑洞并合之间的典型延迟。尽管先前工作探讨了特定情景，我们的结果独立于种子机制、种子质量、遮蔽、供料方法和占空比。