类星体光度函数暗端斜率的演化

(摘要删节)基于包含黑洞增长的星系并合数值模拟,我们预测了类星体光度函数的暗端斜率及其随红移的演化。我们的模拟提出了一个新的类星体寿命模型,其中寿命同时依赖于瞬时和峰值类星体光度。这启发了对类星体光度函数的新解释:亮端由接近峰值光度辐射的类星体组成,但暗端主要由处于较低光度演化阶段的类星体构成。暗端类星体光度函数斜率则由峰值光度接近观测转折点的类星体的寿命暗端斜率决定。我们基于大量涵盖宿主星系、并合、黑洞和星际介质气体性质多样性的模拟,从作为峰值光度函数的类星体寿命确定了这一斜率。峰值光度更高(黑洞质量更大)的系统经历更剧烈的演化,并在类星体演化的最后阶段更迅速地排出和加热气体,导致更平坦的暗端斜率(因为这些天体更快地下降到类星体光度函数观测转折点以下)。因此,随着类星体光度函数转折点光度随红移增加而向更高光度移动(意味着典型的类星体峰值光度更大),暗端类星体光度函数斜率变平。根据作为峰值光度函数的类星体寿命和对类星体光度函数的这种解释,我们预测的暗端类星体光度函数斜率及其随红移的演化与观测结果吻合良好。尽管黑洞是反等级增长(较低质量的黑洞主要在较低红移形成),但观测到的类星体光度函数斜率变化以及微分或光度依赖的密度演化完全由光度依赖的类星体寿命和类星体反馈的物理过程决定。