宇宙黎明时期的恒星级黑洞
宇宙学与河外天体物理
2015-05-27 v1
摘要
众所周知，在大爆炸后38万年至10亿年间，星际介质(IGM)经历了一次从冷且完全中性到温暖(约10^4 K)且电离的“相变”。这种相变是否完全由年轻热恒星的光电离驱动并完成，是宇宙学中一个具有前沿意义的问题。目的。我们在此提出，除了大质量恒星的紫外辐射外，高质X射线双星(BH-HMXBs)中吸积黑洞的反馈，是在远离恒星形成星系的低气体密度区域中，加热和再电离IGM的另一个重要来源。方法。我们利用当前关于低金属丰度原始大质量恒星形成与演化的理论模型，以及近邻和遥远宇宙中致密恒星遗迹的观测，推断出第一代大质量恒星中有相当一部分最终演变为BH-HMXBs。来自HMXB中吸积恒星级黑洞的单个高能电离光子总数，与其前身星的电离光子总数相当。然而，吸积黑洞发射的X射线光子能够产生多次次级电离，因此最终黑洞的电离能力可能大于其前身星。大量BH-HMXBs的反馈将IGM加热至约10^4 K的温度，并在大尺度距离上维持其电离状态。BH-HMXBs决定了宇宙早期的热历史，并在低密度区域的大体积空间中维持其电离状态。这对高红移处最暗弱的星系、本地宇宙中最小的矮星系，以及现有和未来对早期宇宙中性氢的射电巡天观测，都有直接影响。
引用
@article{arxiv.1102.1891,
title = {Stellar black holes at the dawn of the universe},
author = {I. F. Mirabel and M. Dijkstra and P. Laurent and A. Loeb and J. R. Pritchard},
journal= {arXiv preprint arXiv:1102.1891},
year = {2015}
}
备注
7 pages, 2 figures, accepted to be published in Astronomy and Astrophysics