检验 SDSS 颜色选择对超大质量慢速自旋黑洞的完备性

我们研究了斯隆数字巡天 (SDSS) 基于颜色的类星体选择算法对超大质量黑洞 (SMBHs) 几个关键物理参数的敏感性，重点关注高黑洞质量区域 ($M_{BH} \geqslant10^9\, M_{\odot}$) 的黑洞自旋 ($a_{\star}$)。我们使用了一个大型模型光谱能量分布网格，假设几何薄、光学厚的吸积盘，并涵盖了五个物理参数的广泛范围：黑洞质量 $M_{BH}$、黑洞自旋 $a_{\star}$、爱丁顿比率 $L / L_{Edd}$、红移 $z$ 和倾角 $inc$。基于 SDSS 成像 ugriz 波段的预期流量，我们发现 $\sim 99.8\%$ 的 $M_{BH} \leqslant 10^{9.5}\, M_{\odot}$ 模型被选为类星体候选体，因此本应成为光谱后续观测的目标。然而，在极高质量区域 ($\geqslant 10^{10} M_{\odot}$)，我们发现了针对慢速/逆向自旋 SMBHs 的偏差。对于 $a_{\star} <0$ 的情况，在 $0.5<z<2$ 范围内，将被选为类星体候选体的 SED 比例降至 $\sim50\%$ 以下。对于特别巨大的黑洞，当 $M_{BH} \simeq 3\times10^{10}\, M_{\odot}$ 时，这一比例降至 $\sim20\%$ 以下，并且在特定红移处可能更低。我们进一步发现，通过颜色选择识别任何假设的 $M_{BH} = 10^{11}\, M_{\odot}$ 源的机会极低，水平仅为 $\sim 3\%$。我们的发现，连同最近的几项理论论证和实证发现，表明目前对高 $M_{BH}$ 区域，特别是低自旋或逆向自旋区域的 SMBH 群体的理解是高度不完备的。