基于标度关系演化的高能发射对超大质量黑洞种子模型的判别

我们探讨了高红移（$z\sim5-12$）处超大质量黑洞（SMBHs）预期的X射线（0.5-2keV）特征，假定了多种关于其种子机制与演化的模型。种子模型通过对本地宇宙中观测到的M$_{BH}-\sigma$关系的偏离来近似。我们利用大尺度结构的N体模拟结果来估计可观测SMBHs的密度。我们关注两类种子模型：（\textit{i}）来自Pop-III恒星遗迹的轻种子黑洞；以及（\textit{ii}）来自气体云直接坍缩的重种子。我们研究了几种吸积历史模型，例如亚爱丁顿吸积、允许温和超爱丁顿吸积的薄盘模型以及力矩限制增长模型。我们考虑使用两种仪器的观测：（\textit{i}）Chandra X射线天文台，以及（\textit{ii}）拟议的Lynx。我们发现所有模拟模型均与当前Chandra Deep Field South（CDFS）的结果一致——\textit{即}，在视场中观测到零到数个SMBHs均相符。在Lynx深曝光下，观测对象的数量预计将具有统计显著性。我们展示了通过在$1\times10^{-19}\mathrm{erg\,cm^{-2}\,s^{-1}}$流量极限下进行深观测来限制SMBHs诞生与演化合理情景相空间的能力。最后，我们估计了每个模型对未分辨宇宙X射线背景（CXRB）的预期贡献，并表明我们的模型与当前CXRB极限及未分辨类星体的预期贡献相符。我们发现，对CXRB贡献分析至Lynx混淆极限可提供有价值的信息，有助于识别SMBHs诞生与演化的正确情景。