恒星反馈调控的黑洞增长：从核区到晕尺度的驱动因素

近期若干星系形成模拟预言了超大质量黑洞（BH）吸积的两种主要阶段：早期的、高度间歇性的阶段（在此期间黑洞相对于本地标度关系质量偏低），随后是加速增长阶段。我们利用 FIRE 项目的宇宙学 zoom-in 模拟，研究从矮星系到足以容纳明亮类星体的大质量星系中驱动黑洞吸积转变的物理因素。这些模拟建模了多通道恒星反馈，但忽略了 AGN 反馈。我们表明，包括晕质量、星系恒星质量和中心引力势深度在内的多种物理性质与加速的黑洞供料相关：这些性质中的恒定阈值通常在黑洞加速供料的大约 0.1 哈勃时间内被跨越。当内 1 kpc 的恒星面密度跨越阈值 Sigma1 ~ 10^9.5 Msun/kpc^2 时，黑洞质量急剧增加，这一特征值是引力阻止恒星反馈抛射气体的临界值，且与观测到的星系淬灭所对应的特征值相近。我们进一步表明，加速的黑洞增长与长寿命薄气体盘的出现以及内环星系介质（circumgalactic medium）的维里化相关。黑洞增长加速所对应的晕质量 Mh ~ 10^12 Msun 和恒星质量 Mstar ~ 10^10.5 Msun 对应于 ~L* 星系。在此质量尺度以上恒星反馈从核区抛射气体变得低效，这一事实可能在解释为何 AGN 反馈在 ~L* 以上星系中显得最为重要方面起重要作用。