在宇宙学模拟中表示低质量黑洞种子:一种新的子网格随机种子模型

超大质量黑洞(SMBHs)首批种子的性质目前未知,其假定的初始质量范围从$\sim10^5~M_{\odot}$到低至$\sim10^2~M_{\odot}$。然而,大多数现有的宇宙学模拟仅能分辨低至$\sim10^5-10^6~M_{\odot}$的黑洞。在本工作中,我们引入一种新颖的子网格黑洞种子模型,该模型直接由高分辨率zoom模拟标定,可追踪在具有原始恒星形成气体的晕中形成的$\sim 10^3~M_{\odot}$种子。我们沿合并树追踪黑洞增长,直至其后代达到$\sim10^4$或$10^5~M_{\odot}$的质量。这些后代聚集于具有广泛属性的星系中(例如晕质量$\sim10^7-10^9~M_{\odot}$),其随红移演化且对种子参数敏感。该结果被用于构建一种新的随机播种模型,该模型在我们的zoom区域的较低分辨率版本中直接播种这些后代。值得注意的是,我们发现仅基于总星系质量、红移和环境富集参数来播种后代,即可重现详细的基于气体的播种模型的结果。宿主星系的重子属性由基于质量的播种准则很好地再现。基于质量的准则的红移依赖性捕捉了晕增长、恒星形成和金属增丰对种子形成的影响。基于环境的播种准则在具有更多邻近星系的富环境中播种后代。这解释了未分辨的由合并主导的黑洞增长的影响,其在具有更丰富环境和更广泛黑洞合并历史的环境中产生更快的后代增长。我们的新种子模型将有助于在下一代更大体积均匀宇宙学模拟中表示多种低质量播种通道。