揭示第一代星系中的超大质量黑洞
宇宙学与河外天体物理
2015-06-15 v2
摘要
我们预测了一类在宇宙最初十亿年间早期组装的新级别天体的存在及其观测特征：超大质量黑洞星系。OBGs 是一类中心黑洞质量最初超过其宿主星系恒星成分质量，且黑洞吸积光度主导星光的天体。通过宇宙学模拟，我们证明了存在因 Lyman-Werner 辐射对分子氢的光解效应而最初抑制恒星形成并形成直接坍缩黑洞的位点。我们表明 OBGs 的形成是不可避免的，因为在早期宇宙中，找到形成 DCBH 所需的河外环境以及星系晕内合适物理条件的概率相当高。我们估计在 z~8 时 OBG 的数密度为 0.009/Mpc^3，在 z~6 时为 0.03/Mpc^3。根据我们的模拟体积外推，我们推断在 z~6 探测到的最亮类星体可能经历过早期的 OBG 阶段。我们发现这些原初星系初始具有超大质量黑洞，并通过随后的并合以及原位恒星形成获得其恒星成分。在此过程中，它们不可避免地经历由不断增长的黑洞释放的爱丁顿速率或更低速率的吸积光度主导的 OBG 阶段。OBG 阶段的特征是具有斜率 beta ~ -2.3 的紫外 (UV) 光谱且没有 Balmer Break。OBGs 在空间上也应是不可分辨的，预计比大多数已知的高红移星系更亮。OBGs 有可能通过 HST 对诸如 UltraVISTA 等大视场地基巡天提供的更亮 Lyman-break 星系样本的后续成像来揭示，并且应该很容易被 JWST 上的仪器发现和研究……（节选）
引用
@article{arxiv.1302.6996,
title = {Unravelling obese black holes in the first galaxies},
author = {Bhaskar Agarwal and Andrew J. Davis and Sadegh Khochfar and Priyamvada Natarajan and James S. Dunlop},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.6996},
year = {2015}
}
备注
7 pages, 4 figures, accepted, MNRAS (minor changes and expansion of methodology)