高红移黑洞的质量聚集

我们使用 Delphi 半解析模型研究宽质量范围 $10^3 < M_{bh}/M_\odot < 10^{10}$ 内高红移（$z>4$）黑洞的质量聚集与性质。我们的黑洞增长实现包含一个临界晕质量（$M_{h}^{crit}$），低于该质量时黑洞处于饥饿状态，高于该质量时允许其以爱丁顿极限或正比于星系气体含量的方式增长。因此，在由黑洞并合主导的初始增长阶段之后（直至 $z \sim 7 (9)$），$z=4$ 时晕质量为 $M_h|_{z=4} \sim 10^{11.75} ~ (10^{13.4}) M_\odot$ 中的超大质量黑洞主要通过来自星际介质的气体吸积增长。特别地，我们发现：(i) 虽然对于 $M_h|_{z=4} \sim 10^{11-12} M_\odot$ 晕，大部分吸积发生在主分支上，但在更高质量晕（$M_h|_{z=4} \gtrsim 10^{12} M_\odot$）中，次级分支上的吸积在黑洞质量聚集方面起着显著作用；(ii) 虽然低质量（$M_{bh} < 10^5 M_\odot$）黑洞的爱丁顿比随红移降低而增大，但对于更大质量的黑洞则呈现相反趋势。此外，由于吸积率取决于宿主晕中存在的气体质量，爱丁顿极限吸积阶段的占空因子——其可持续长达 $\approx 650$ Myr——与黑洞及其宿主晕的联合聚集历史密切相关。