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由回落供能发射得到的 TDE 光度函数:对黑洞质量函数的启示

高能天体物理现象 2023-05-31 v1 星系天体物理

摘要

潮汐撕裂事件 (TDEs) 中,一颗恒星被超大质量黑洞 (SMBH) 的引力场摧毁,由于巡天科学的高发展水平,正以高速率被观测到。TDEs 中测量统计可靠性日益增强的性质之一是 TDE 光度函数 dN˙TDE/dLd\dot{N}_{\rm TDE}/dL,即每单位光度的 TDE 速率(亦即给定光度范围内有多少 TDEs)。此处我们表明,若 TDE 的发光发射与潮汐摧毁碎屑回落至 SMBH 的速率直接耦合,则 TDE 光度函数与观测吻合良好,并在高光度下按 L2.5\propto L^{-2.5} 标度,前提是 SMBH 质量函数 dN/dMdN_{\bullet}/dM_{\bullet}(每 SMBH 质量 MM_{\bullet} 的 SMBH 数目 NN_{\bullet})在我们观测到 TDEs 的质量范围内近似平坦。我们还表明,光度函数在低光度处存在由直接俘获导致的截断,该截断已被初步观测到。若 dN/dMdN_{\bullet}/dM_{\bullet} 平坦(与部分观测活动一致),这些结果暗示回落速率供给了 TDE 中的吸积速率。相反,若 dN/dlogMdN_{\bullet}/d\log M_{\bullet} 平坦(理论上已发现且由其他观测研究暗示),则 TDE 的发射可能由另一机制供能。由 Rubin 天文台/LSST 提供的未来观测与更多 TDE 统计将为这一张力的真实性提供额外证据。

关键词

引用

@article{arxiv.2304.14429,
  title  = {The luminosity function of TDEs from fallback-powered emission: implications for the black hole mass function},
  author = {Eric R. Coughlin and Matt Nicholl},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2304.14429},
  year   = {2023}
}

备注

7 pages, 1 figure, ApJL accepted