IllustrisTNG 中的超大质量黑洞供能：环境的影响

我们在 IllustrisTNG（TNG100）模拟宇宙中研究了 $0.01-1\ h^{-1}$Mpc 尺度上活动星系核（AGN）与环境的关联。我们在 0.01、0.1 与 1 $h^{-1}$Mpc 尺度内识别超大质量黑洞（BH）对与多重系统，并考察其 AGN 活动相对于随机选取的对与多重系统的情况。TNG100 中 BH 的数密度为 $n=0.06\,h^3$Mpc$^{-3}$（$z\lesssim1.5$ 时）（$z=3$ 时为 $n=0.02\,h^3$ Mpc$^{-3}$）。其中约 $\sim10$% 与 $\sim1$% 分别生活在 0.1 $h^{-1}$Mpc 尺度内的对与多重系统中。我们发现，与随机对及多重系统相比，BH 系统含有高爱丁顿比（$\eta\gtrsim0.7$）AGN 的可能性增强（最高达 3–6 倍）。反之，与随机对及多重系统相比，AGN 生活在 0.1$h^{-1}$Mpc 尺度系统中的可能性也更高（对 $\eta\gtrsim0.7$ 高约 $\sim4$ 倍）。我们还估计 TNG100 中约 $\sim10$% 的超硬 X 射线选 AGN 在 $0.1\ h^{-1}$Mpc 尺度上有可探测的 2–10 keV AGN 伴星，与观测一致。然而在更大空间尺度（$\sim 1$ $h^{-1}$Mpc）上，即便在高爱丁顿比下，BH 对与多重系统也无显著增强。因此，富小尺度（$\lesssim0.1$ $h^{-1}$Mpc）环境中 AGN 活动的增强很可能由星系相互作用与并合驱动。尽管如此，生活在 $\lesssim0.1$ $h^{-1}$Mpc 尺度多重系统中的 AGN 总体占比仍居次要（对最高爱丁顿比 AGN 至多 $\sim40$%）。此外，BH 系统（及并合中 BH）爱丁顿比的提升仅达 $\sim2-3$ 倍。因而，我们的结果支持并合–AGN 连接的存在，但也表明并合与相互作用在整体 AGN 族群供能中作用相对次要。