原始黑洞作为哈勃望远镜观察到的超大质量类星体的种子

詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope, JWST）最近发现了 Abell 2744-QSO1，这是一个在 $z\simeq 7$ 时的紧凑、金属贫乏、黑洞（BH）主导的星系。该系统表现出极端的黑洞质量至恒星质量比和异常低的金属度，这对黑洞种子模型提出了重大挑战。鼓舞于这些发现，本文进行了高分辨率的宇宙模拟，使用质量为原始黑洞（PBH；$M_{\rm BH}=5\times10^7\,M_\odot$）的种子，首次纳入对 PBH 吸积、黑洞反馈以及 III/II 派系恒星形成与恒星反馈的完整耦合处理。尽管 PBH 通过种子效应加速结构形成，但其吸积产生的强热反馈会延迟恒星形成至 $z\lesssim 10$，并在随后的演化过程中产生短暂、突发的星际活动。PBH 驱动的外流将富化气体从核团中驱逐，而来自星际介质的持续吸积则不断补充原始物质。这种反馈调节的循环自然产生低吸积率（$\dot{m}_{\rm BH}/\dot{m}_{\rm edd} \sim 1-10\%$）、亚太阳金属度（$Z/Z_\odot\lesssim10^{-2}$）以及极端的 $M_{\rm BH}/M_\star$ 比值，无论是在初始星际形成阶段还是随后的淬灭阶段，均与哈勃望远镜的观测结果高度一致。我们的结果表明，巨大的 PBH 为形成最极端的高红移系统提供了可行的途径，为哈勃望远镜发现的“小红点”（little red dots）这一更广泛天体群体中 Abell 2744-QSO1 的异常特性提供了物理上有依据的解释。