由同类天体触发直接坍缩黑洞的形成

直接坍缩黑洞（DCBH）是在 $z \gsim 6$ 处观测到的超大质量黑洞（SMBH）种星的极佳候选者。DCBH 的形成需要强外部辐射场来抑制坍缩气体云中 $\rm H_2$ 的形成与冷却。这种强场很难由第一代恒星或正常恒星形成星系实现。在此我们研究一种情形，其中先前形成的 DCBH 可为额外 DCBH 的形成提供必要的辐射场。利用一区模型（one-zone model）以及经过初始具有柱密度 $N_{\rm H}$ 的吸收气体过滤的模拟 DCBH 光谱能量分布（SED），我们推导了抑制 $\rm H_2$ 形成与冷却的临界场强 $J_{\rm LW}^{\rm crit}$。对于 $N_{\rm H}=1.3\times10^{25}$ cm$^{-2}$、$8.0\times10^{24}$ cm$^{-2}$ 和 $5.0\times10^{24}$ cm$^{-2}$ 的 SED 模型，我们得到 $J_{\rm LW}^{\rm crit}\approx22$、35 和 54，均远小于正常恒星形成星系的临界场强（$J_{\rm LW}^{\rm crit}\simgt 1000$）。来自先前形成的 DCBH 的 X 射线光子建立起高红移 X 射线背景（XRB），可能提升 $J_{\rm LW}^{\rm crit}$。然而，我们发现，即使当 $\dt{\rho}_\bullet$ 达到当前 XRB 水平所允许的最大值（$0.22, 0.034, 0.006~M_\odot$yr$^{-1}$Mpc$^{-3}$）时，在三种 SED 模型中 $J_{\rm LW}^{\rm crit}$ 也仅分别增至 $\approx80$、170 和 390，仍远小于星系值。尽管考虑来自第一代星系的 XRB 可能会进一步提高 $J_{\rm LW}^{\rm crit}$，我们得出结论：我们的研究支持这样一种情形，即 DCBH 可能比仅将星系作为外部辐射源的模型所预测的更为丰富。