曼德尔 zoom 项目 I：在矮星系中通过 $\alpha$-盘模型化黑洞吸积

尽管观测证据日益表明，中间质量黑洞 (IMBHs) 可能在塌缩星系的特性中发挥重要作用，既在高红移时期，也在本地宇宙中，但我们对这些 IMBHs 成长的理论认识仍不完整。为此，我们对一个视红移质量为 $10^{10}~{\rm M}_{\odot}$ 的孤立矮星系进行高分辨率模拟，星系中心悬浮着一颗质量为 $10^4~{\rm M}_{\odot}$ 的 IMBH，空间分辨率达到 $< 0.01$ pc。我们在完全多相星际介质 (ISM) 中引入了显式的恒星初始质量函数抽样、光离子效应、光电加热、单个超新星 (SN) 以及沃克拉-森亚亚吸积盘模型，以跟踪黑洞质量与自转的演化。我们发现，核星团 (NSC) 有效捕获 ISM 中的气体，促成 $< 7$ pc 尺度上的环核盘 (CND) 形成。同时，NSC 对 NSC-尺度以下的气体角动量施加引力扭矩，使其在亚秒尺度上减小，使气体在 $\alpha$-吸积盘上圆滑化，从而促进以约 $0.01$ Eddington 速率的持续 IMBH 增长。在 $< 0.5$ pc 的最内层区域，星形成高度抑制，CND 易发生碎片化，导致大质量年轻恒星形成。有趣的是，尽管本地 SN 率为 $0.3~{\rm Myr}^{-1}$，但稠密的 CND 仍然持续存在，维持着黑洞的吸积并导致其净自转增长。我们的研究表明，IMBH 在多相 ISM 中的吸积具有复杂性，为下一代在完全宇宙背景下捕获 IMBH 增长的研究铺平了道路。