原初黑洞形成：原子氢状态下的热力学分析
天体物理学
2008-11-26 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们考察了原子氢气体的多项式态方程，用于质为 M_h~10^7-10^9 M_sun 的原始星系。对于约为 10^4 K 的等温性坍缩，我们发现 Lyman alpha (HI 和 HeII) 光子的线吸收会导致多项式指数显著大于 1。在假设 H2 丰度为零且金属污染极小 (<10^-4 太阳) 的情况下，碎片化可能被抑制。我们在纯热力学基础上论证，在自由落下时间小于被激发 Lyman alpha 光子从星系中逸出所需时间时，一个质约为 0.02-0.003 M_h 的单颗黑洞可在 z=10-20 时在星系中心形成。由于 Lyman alpha 光子在我们考虑的致密且质量巨大的星系中被捕获，自然达到 10^4 K 的高温，H2 的存在因此自然消失。若出现 X 射线正反馈效应影响 H2 形成，则需要 H2 解离性 UV 背景。黑洞到气体质量之比略近于当前银河系中质为 ~0.001 M_spheroid 的超大质量黑洞所需的比例。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0601714,
title = {Pregalactic Black Hole Formation with an Atomic Hydrogen Equation of State},
author = {Marco Spaans and Joseph Silk},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0601714},
year = {2008}
}
备注
Version accepted by ApJ: HeII effects now included, 8 pages