IllustrisTNG模拟中的超大质量黑洞及其反馈效应

我们在星系形成的IllustrisTNG宇宙流体动力学模拟中，研究了超大质量黑洞（SMBHs）群体及其对大质量中心星系的影响。所采用的SMBH增长与反馈模型假设了一个双模态场景，其中活动星系核的反馈在相对于爱丁顿极限的低吸积率下以动力学上相对高效的模式发生，而在高吸积率下以热力学上效率较低的模式发生。我们表明，大质量中心星系的熄灭与动力学模式反馈同时发生，这与活动超大质量黑洞导致大质量星系中观测到的低比恒星形成率的观点一致。然而，在我们的模型中，主并合星系并合并不是引发大多数熄灭事件的原因。在黑洞质量达到约 $10^{8.5}\,{\rm M}_\odot$ 之前，SMBHs的主导增长通道是热模式。质量更高的黑洞主要处于动力学模式，气体吸积通过其反馈进行自我调节，这导致其爱丁顿比率下降，SMBH并合成为残余质量增长的主要通道。因此，类星体光度函数由热模式下快速吸积的中等质量黑洞主导。我们表明，SMBHs的相关增长历史产生的低红移类星体光度函数和零红移黑洞质量-恒星核球质量关系与观测结果吻合良好，而模拟倾向于高估高红移类星体光度函数。