首批大质量黑洞的聚集
星系天体物理
2020-11-11 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
宇宙最初十亿年内存在约10^9 Msun超大质量黑洞（SMBHs）的事实，激发了许多关于早期宇宙中黑洞迅速形成与快速增长的构想。在此我们综述大质量黑洞种子可能最初聚集的方式、它们随后如何增长至约10^9 Msun，以及多信使观测如何区分不同的SMBH聚集情景。我们得出如下结论：（1）极罕见的约10^9 Msun SMBHs仅代表冰山一角。早期黑洞可能填满从恒星质量（约10 Msun）到超大质量（约10^9 Msun）区间的连续谱，反映了初始质量与增长历史的分布。（2）恒星质量黑洞可能由第一代恒星在红移高达z=30时遗留，但其初期增长通常因宿主星系的浅势阱而受阻。（3）在一些较大的贫金属星系中，条件很快变得有利于通过气体吸积和致密星团中的并合，快速形成并增长大质量“种子”黑洞。（4）黑洞质量取决于环境（如邻近辐射源的数目与性质以及本地重子流速度），以及宿主星系的金属增丰与聚集历史。（5）区分聚集机制将十分困难，但LISA（通过并合探测大质量黑洞增长）与深度多波段电磁观测（通过气体吸积探测增长）的结合尤其有前景。
引用
@article{arxiv.1911.05791,
title = {The Assembly of the First Massive Black Holes},
author = {Kohei Inayoshi and Eli Visbal and Zoltán Haiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.05791},
year = {2020}
}
备注
Invited review in Annual Reviews of Astronomy & Astrophysics; an edited final version is to appear in volume 58, to be published in 2020