湍流冷流孕育了首批类星体

由超大质量黑洞（SMBH）供能的类星体如何在大爆炸后不到十亿年形成，自其发现$^{1-4}$二十年来仍是天体物理学中悬而未决的问题之一。宇宙学模拟表明，在低剪切环境中汇聚于原初晕的罕见冷流若出生时质量为 10$^4$ - 10$^5$ M$_{\odot}$ 便可造就这些类星体，但无法分辨其形成过程$^{5-8}$。对原初类星体 progenitor 晕的半解析研究指出其有利于此类种子的形成，但无法验证是否确实出现了一个种子$^9$。本文我们表明，位于强冷吸积流罕见汇聚处的晕可在无需 UV 背景、超音速流运动甚至原子冷却的情况下产生大质量 BH 种子。冷流在晕中驱动剧烈超音速湍流，抑制恒星形成，直至晕达到触发突然灾难性重子坍缩的质量，形成 31,000 与 40,000 M$_{\odot}$ 的恒星。这一简单而稳健的过程确保能够在 z $>$ 6 形成类星体的晕产生大质量种子。因此，首批类星体是冷暗物质宇宙学结构形成的自然结果，而非先前认为的奇异、精细调谐环境$^{10-14}$。