恒星被类星体吸积盘捕获: M-sigma 关系的一种可能解释

提出了一种新的类星体理论,其中黑洞周围的薄吸积盘物质由穿过盘的恒星提供。宿主星系中心区域的恒星被随机扰动到高度径向的轨道上,当它们反复穿越盘时,通过阻力损失轨道能量,最终并入盘。要求恒星质量捕获率等于进入黑洞的质量吸积率,预测了黑洞质量与恒星速度弥散之间的关系,形式为 M_{BH} ∝ sigma_*^{30/7}。归一化取决于各种不确定参数,如盘粘滞,但在合理假设下与观测一致。我们表明,在新形成的恒星系统中,一个种子中心黑洞可以通过吸积盘捕获恒星以爱丁顿速率增长到这一预测质量。一旦达到该质量,恒星捕获不足以维持爱丁顿吸积率,并且随着吸积切换到低效的平流模式,类星体可能自然关闭。该模型提供了一种机制,将质量输送到小半径处的吸积盘,可能解决了大半径处盘引力不稳定导致恒星形成的问题。我们注意到,并入盘的恒星物质具有平均比角动量非常小或与盘相反的特点,并讨论了如果一小部分吸积质量来自形成延伸到更大半径的盘的恒星风,那么旋转盘如何在捕获这些物质时得以维持。我们提出了该理论的几个观测检验和推论。