宇宙学模拟中的超大质量黑洞 I：M_BH-M_star关系与黑洞质量函数
星系天体物理
2021-11-03 v2
摘要
过去十年中，利用大尺度宇宙学模拟理解星系形成与演化取得了显著进展。尽管这些模拟产生的星系总体上与观测吻合良好，但它们对星系和超大质量黑洞（BHs）采用了不同的子网格模型。我们研究了子网格模型对Illustris、TNG100、TNG300、Horizon-AGN、EAGLE和SIMBA模拟中黑洞质量属性的影响，重点关注M_BH-M_star关系和黑洞质量函数。所有模拟都预测出紧密的M_BH-M_star关系，且难以在M_star~10^10.5-10^11.5 Msun的星系中产生最低的（M_BH< 10^7.5 Msun）黑洞。尽管所有模拟中平均M_BH-M_star关系的时间演化较温和（0<z<5时黑洞质量变化<1 dex），但其线性（形状）和归一化因模拟而异。超新星反馈的强度对M_star<10^10.5 Msun时的线性和时间演化有很大影响。我们发现低质量端是判别模拟模型的良好标准，并凸显了新观测约束的必要性。在高质量端，强AGN反馈可抑制关系归一化的时间演化。与局域宇宙观测相比，我们发现多数模拟中M_BH>10^9 Msun的黑洞过多。黑洞质量函数在高红移时由高效吸积黑洞（log10 f_Edd >-2）主导，并逐步从高质量端向低质量端过渡，转而由不活动黑洞主导。过渡时间以及活动黑洞的贡献在各模拟间不同，可用于对照观测评估模型。
引用
@article{arxiv.2006.10094,
title = {Supermassive black holes in cosmological simulations I: M_BH-M_star relation and black hole mass function},
author = {Melanie Habouzit and Yuan Li and Rachel S. Somerville and Shy Genel and Annalisa Pillepich and Marta Volonteri and Romeel Davé and Yetli Rosas-Guevara and Stuart McAlpine and Sébastien Peirani and Lars Hernquist and Daniel Anglés-Alcázar and Amy Reines and Richard Bower and Yohan Dubois and Dylan Nelson and Christophe Pichon and Mark Vogelsberger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10094},
year = {2021}
}
备注
Published version - MNRAS