黑洞风动量反馈的模拟

观测到的超大质量黑洞(SMBH)质量与星系速度弥散($M_{\rm bh} - \sigma$)相关性,可能是在SMBH的星风/外流将气体从经典核球势阱中驱出时建立的。本文在静态等温势中对该过程进行了数值模拟。在爱丁顿光度下,SMBH反馈的简单球对称模型可以成功解释$M_{\rm bh} - \sigma$和核星团质量$M_{\rm NC}-\sigma$的相关性,以及为何较大的核球拥有SMBH而较小的核球拥有核星团。然而,这些模型并未具体说明SMBH如何在吸积下落气体的同时产生将气体驱出星系的反馈。具有旋转和/或各向异性反馈的更复杂模型允许SMBH通过盘状结构或未暴露于SMBH风的区域进行吸积,但在这些更现实的情况下,为何能建立稳健的$M_{\rm bh} - \sigma$关系尚不清楚。事实上,一些模型预测与观测相矛盾。例如,各向同性的SMBH风撞击一个纵横比$H/R \ll 1$的盘(而非壳层)时,要求SMBH质量增大一个因子$\sim R/H$,这与观测结果相反。我们得出结论:理解SMBH如何吸积,与理解其反馈如何影响宿主星系,是同一谜题中同等重要的部分。最后,我们注意到在非球对称情况下,SMBH外流会在核球中引发差分运动。这可能会泵入湍流,而湍流已知会阻碍恒星形成区域中的恒星形成。因此,SMBH反馈不仅可能将气体驱出核球,还可能减少转化为恒星的气体比例。