利用潮汐撕裂耀发探测超大质量黑洞的宇宙学演化
高能天体物理现象
2019-03-08 v1
摘要
超大质量黑洞（SMBHs）如何在宇宙时标上增长是高能天体物理学中的一个重大谜题。研究潮汐撕裂耀发（TDFs）是解决该问题的一个有前景的途径。这些是星系中心宁静超大质量黑洞撕裂恒星所产生的瞬变事件。一台具有约毫秒时间分辨率和在 KeV 能量处几 eV 光谱分辨率的米级 X 射线天文台将是革命性的，因为它将促进对多个宇宙学 TDFs 的高信噪比光谱—计时研究。它将开启天体物理学的新纪元，其中宇宙距离处 TDFs 中的 SMBHs 可以像目前对近得多的恒星级黑洞双星的研究那样被细致研究。以 Athena X 射线天文台为例，我们强调 TDFs 光谱—计时分析的两个具体方面。（1）在红移范围内探测 X 射线准周期振荡（QPOs），并利用这些信号频率约束 SMBHs 的自旋演化；（2）外流/风的计时分辨光谱以探测超爱丁顿吸积。不同红移处的 SMBH 自旋分布将直接使我们能够约束其增长的主要模式，因为长时间吸积模式增长由于自旋增快预测有较高自旋，而并合增长由于来自随机方向角动量的注入预期有较低自旋。米级 X 射线望远镜还将能够表征相对论性 TDFs，即 SwJ1644+57 类事件，直到红移大于 8，亦即它将促进对宇宙中最年轻 SMBHs 的 TDFs 的细致光谱—计时研究。
引用
@article{arxiv.1903.02584,
title = {Probing the Cosmological Evolution of Super-massive Black Holes using Tidal Disruption Flares},
author = {Dheeraj R. Pasham and Dacheng Lin and Richard Saxton and Peter Jonker and Erin Kara and Nicholas Stone and Peter Maksym and Katie Auchettl},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.02584},
year = {2019}
}
备注
Submitted to Astro2020 (Astronomy and Astrophysics Decadal Survey)