宇宙黎明时期黑洞质量函数的低质量端
星系天体物理
2022-01-19 v1
摘要
理解高红移超大质量黑洞(SMBHs)的形成与增长是理论模型的一大挑战。在本工作中,我们通过约束时首批SMBHs的质量与光度分布,研究其早期演化。我们特别关注直至仍鲜有探索的核黑洞(BH)分布的低质量端,并探究其与首批BH种子性质及主导其质量增长过程之间的联系。为此,我们开发了CAT(宇宙考古工具),这是一种新的半解析模型,以自洽方式描述首批恒星与黑洞的形成,并追踪代表性样本中核BH与其宿主星系的共演化。我们发现,当前的观测约束倾向于两类模型:一类是BH种子增长受爱丁顿极限限制并以Bondi-Hoyle-Lyttleton吸积率进行,或是在富气体星系并合中通过薄盘发生超爱丁顿吸积。这两种模型变体之间的差异体现在预测的质量函数与光度函数的低质量端,其中第一种模型出现明显间隙,反映出作为首批恒星遗迹形成的轻BH种子增长受限。探测这一特征即便对JWST、Athena和Lynx等未来空间天文台也极为困难。
引用
@article{arxiv.2201.02630,
title = {The low-end of the black hole mass function at cosmic dawn},
author = {Alessandro Trinca and Raffaella Schneider and Rosa Valiante and Luca Graziani and Luca Zappacosta and Francesco Shankar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.02630},
year = {2022}
}
备注
26 pages, 13 figures, 1 table. Accepted for publication in MNRAS