自宇宙正午以来跨环境的黑洞与星系增长追踪

系统在黑洞质量-恒星质量 ($M_\mathrm{BH}-M_\star$) 平面上的分布不仅编码了星系及其中心黑洞 (BH) 的积分增长，还编码了塑造其演化的过程。使用 ASTRID 和 TNG300 宇宙学模拟，我们追踪了从宇宙正午 ($z=2$) 到 $z=0.5$ 的超大质量黑洞，跨越了 5.3 Gyr 的组装时间。与大多数先前的研究不同，我们追踪的是黑洞本身而不是它们原来的宿主星系，从而捕获了中心黑洞、卫星星系中的黑洞和偏离核心的游荡黑洞。我们发现，两个模拟中的中心黑洞沿着一条相对紧密、几乎不随红移变化的 $M_\mathrm{BH}-M_\star$ 关系演化，这与局部的经验约束以及可比红移下可变活动星系核 (AGN) 的测量结果广泛一致。偏离这一关系可追溯到不同的演化通道。大质量中心黑洞通过合并大幅增长，随后通过 AGN 动力学反馈熄灭其宿主。潮汐剥离在几乎固定的 $M_\mathrm{BH}$ 下将卫星星系移至较低的 $M_\star$，在贫气系统中产生弱吸积的、超大质量的中心黑洞。在 ASTRID 中，卫星吸积和低效的动力学摩擦产生了相对于其新宿主质量偏低的游荡黑洞，并经历了极小的吸积或合并驱动的增长。这些群体占据了 $M_\mathrm{BH}-M_\star$ 和比黑洞吸积率-比恒星形成率平面的特征区域，表明黑洞在这些平面上的位置是其动力学、吸积和反馈历史的化石记录。