高红移处超大质量黑洞与大质量星系的共同演化

我们利用近期精选的远红外 (FIR) 星系样本（随后进行了 X 射线跟进观测）以及 X 射线/光学选定的活动星系核 (AGN) 样本（随后进行了 FIR 波段跟进观测），结合高红移 z>1.5 处关于 AGN 和恒星光度函数的经典数据，以探究超大质量黑洞 (BHs) 与其宿主星系共同演化的不同阶段。我们的分析结果表明了以下情景：(i) 宿主星系中的恒星形成在 heavily dust-enshrouded（重度尘埃遮蔽）的介质中以几乎恒定的速率进行，持续时间约为 0.5-1 Gyr，随后由于类星体反馈而急剧下降；在同一时间尺度内，(ii) 部分星际介质失去角动量，以与恒星形成成正比的速率到达核周区域，并暂时存储在一个大质量储层/原环结构中，从中可以被迅速吸积；(iii) 黑洞在自调节机制下通过吸积增长，其辐射功率可能略微超过爱丁顿极限 ($L/L_{Edd}< 4$)，特别是在最高红移处；(iv) 对于大质量黑洞，随后的能量反馈在其最大值时超过恒星反馈，并移除星际气体，从而停止恒星形成和储层的燃料供应；(v) 此后，如果后者保留了足够的气体，则将进入一个受供应限制的吸积阶段，该阶段呈指数下降，时间尺度约为 2 个倍增时间。我们展示了宿主星系的 FIR 光度与 AGN 热光度的比值如何映射上述序列的各个阶段。最后，我们讨论了如何通过 ALMA 在 (亚) 毫米波段以及 Chandra 和下一代 X 射线仪器在 X 射线波段对恒星形成强引力透镜星系进行协调的高分辨率观测，来研究储层的详细性质及其具体演化。