宇宙中黑洞的质量组装历史

我们追踪了高红移种子黑洞在宇宙时间尺度上的增长与演化。这类大质量初始黑洞种子在早期纪元由前星系气体盘的直接坍缩形成。我们将以此方式形成的种子填充到暗物质晕中，并采用蒙特卡洛并合树方法追踪它们直至当前的质量组装历史。利用这一形式体系，我们预测了当前的黑洞质量函数、宇宙中黑洞的积分质量密度、吸积黑洞的光度函数随红移的演化，以及观测到的局域 Mbh-σ 关系的弥散。这些大质量种子模型的特征主要出现在当今黑洞质量函数的低质量端。事实上，我们对 Mbh-σ 关系在低质量端的形状及弥散增大的预测最近已得到观测的证实。这些模型预测，具有大盘面的低表面亮度、无核球星系最不可能成为高红移处大质量种子黑洞的形成场所。高红移处种子形成效率也对 z=0 时星系中的黑洞占据比例有直接影响。这一效应在当今的低质量星系中更为显著，因为我们预测存在一群不拥有核黑洞的低质量星系。这是本文研究的模型与星族 III 遗迹种子模型之间的关键判别依据。