早期宇宙直接坍缩形成的特征黑洞质量

M. A. Latif; D. R. G. Schleicher; W. Schmidt; J. C. Niemeyer

doi:10.1093/mnras/stt1786

早期宇宙直接坍缩形成的特征黑洞质量

宇宙学与河外天体物理 2015-06-17 v2

作者: M. A. Latif , D. R. G. Schleicher , W. Schmidt , J. C. Niemeyer

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摘要

在大爆炸后数亿年的婴儿期宇宙中，观测到了十亿太阳质量的黑洞。原星系气体云在维里温度 $\rm T_{vir} \geq 10^{4} K$ 的原初晕中发生直接坍缩，是组装大质量黑洞最有希望的途径。本研究旨在确定种子黑洞的特征质量尺度以及直接坍缩模型导致的吸积率的时间演化。我们通过宇宙学大涡模拟 (LES) 探索超大质量黑洞的形成，采用沉陷粒子 (sink particles) 并追踪第一个沉陷粒子形成后两万年的演化过程。由于结果显示原恒星在强吸积存在下具有冷大气，我们在此计算中假设紫外反馈可忽略不计。我们在一次无沉陷粒子的对比运行中证实了这一结果。我们的发现表明，在导致等温坍缩的强 Lyman Werner 通量存在下，形成了特征质量为 $\rm 10^{5} M_{\odot}$ 的黑洞种子。与隐式大涡模拟 (ILES) 相比，LES 中的特征质量高出约两倍。吸积率随时间增加，并在 $\rm 10^{4}$ 年后达到 10 $\rm M_{\odot}/yr$ 的最大值。我们的结果表明，直接坍缩模型显然是可行的，因为它提供了预期的种子黑洞质量。

关键词

直接坍缩种子黑洞宇宙学大涡模拟吸积率 Lyman Werner 通量等温坍缩原初晕

引用

@article{arxiv.1309.1097,
  title  = {The characteristic black hole mass resulting from direct collapse in the early universe},
  author = {M. A. Latif and D. R. G. Schleicher and W. Schmidt and J. C. Niemeyer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1309.1097},
  year   = {2015}
}

备注

Accepted for publication in MNRAS. Comments are welcome

早期宇宙直接坍缩形成的特征黑洞质量

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