Unleashing Positive Feedback: Linking the Rates of Star Formation, Supermassive Black Hole Accretion and Outflows in Distant Galaxies
压力调节恒星形成是通常超新星调节恒星形成效率的一个简单变体，它控制着恒星形成星系中冷气体含量的函数，并解释了附近和遥远星系中的施密特-肯尼库特定律。包含活动星系核引起的压力，通过喷流和/或风流回富含气体的盘，在某些情况下可以导致显着提高恒星形成率，特别是在高红移和最有可能随后更广泛接受的恒星形成淬火阶段。导出了超大质量黑洞生长、恒星形成和流出速率的简单表达式。预测了黑洞与椭球体质量的比值以及黑洞吸积和流出速率与恒星形成速率的比值随时间的变化。我建议对活动星系核引发的恒星形成假说进行各种测试。
2013-06-03 astro-ph.CO
The Growth of Supermassive Black Holes Across Cosmic Time
未来十年河外天文学的主要主题之一将是星系在宇宙时间内的演化。许多未来的天文台，包括JWST、ALMA、GMT、TMT和E-ELT，将在广泛的红移范围内集中观测星光，一直到现代宇宙的黎明，当第一个星系形成时。然而，星系的性质和演化与其中心黑洞的生长密切相关，这一点已经变得很清楚。因此，如果没有对来自星系核中的超大质量黑洞（SMBH）的吸积光进行类似的密集观测，对星系的形成及其随后的演化的理解将是不完整的。为了取得进一步的进展，我们需要绘制z>6时典型SMBH的形成，以及它们随后在宇宙时间内的生长，这是最有效的X射线观测。X射线光学和仪器的最新技术发展现在使我们掌握了这一点，使其能力完全符合旗舰天文台在更长波长下的预期。
2009-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Observing Supermassive Black Holes across cosmic time: from phenomenology to physics
在过去的十年中，高灵敏度，高空间分辨率的观测和协调的多波长调查相结合，彻底改变了我们对河外黑洞（BH）天体物理学的看法。我们现在知道，超大质量黑洞存在于几乎每个星系的核中，在宇宙学时期通过吸积物质而成长，相互作用和合并，并在此过程中释放出巨大的能量，极大地影响周围气体和恒星的演化，为星系形成提供了强大的自我调节机制。本章的主题是与成长中的黑洞和活动星系核（AGN）有关的各种能量现象，它们的宇宙学演化和用来揭示它们的观测技术。特别是，我将把我的注意力集中在高能天体物理过程的理论引起的观测到的活动星系核中的发射，可观察到的印记，他们在不同的波长，和方法来揭示他们在统计上稳健的方式之间的联系。我将展示理论家和观察者的共同努力如何使我们揭示了宇宙年龄的大部分时间内的大部分SMBH增长，但仍然存在令人不安的不确定性，使我们无法完全理解黑洞在星系和大尺度结构形成，组装和演化的复杂过程中的确切作用。
2015-05-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Supermassive Black Hole Feedback
理解驱动星系形成和塑造星系观测特性的过程是现代天体物理学最有趣和最具挑战性的前沿问题之一。我们现在知道星系的演化是由吸积超大质量黑洞（SMBHs）的能量注入决定的。然而，目前还不清楚这种反馈过程的物理学究竟如何影响星系形成和演化。特别是，一个主要的挑战是解开SMBH附近释放的能量如何分布在整个星系及其周围环境的9个数量级的距离上。研究SMBH反馈影响的最佳地点是大质量星系、星系团和星系团的热大气层，这些星系团拥有宇宙中最大的黑洞，在那里我们可以直接成像黑洞对其周围环境的影响。我们确定了关键问题和潜在的测量，这可能会改变我们对SMBH反馈物理学的理解，以及它如何塑造星系，通过详细测量（i）团内介质（ICM）中的热力学和速度波动以及（ii）星系团中心SMBH膨胀的气泡成分，以及它们对星系团气体和星系生长的影响，使用下一代高光谱和空间分辨率的X射线和微波望远镜。
2019-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Seeking for the leading actor on the cosmic stage: Galaxies versus Supermassive Black Holes
我们提出了一个关于星系和超大质量黑洞（SMBHs）的相互作用的特刊，最近发表在《天文学进展》上。这是一篇介绍性论文，包含了这期特刊的动机，以及手稿中部分文章的简要描述和整本书的链接（http：//www.hindawi.com/journals/aa/si/610485/）。我们希望这份特刊能对那些希望了解活动星系核-星系共同进化主题现状的天文学家有所帮助。
2012-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supermassive Black Holes: Connecting the Growth to the Cosmic Star Formation Rate
在这封信中，我们提出了一个连接宇宙恒星形成率（CSFR）的超大质量黑洞的增长模型。考虑到大质量黑洞的演化是由吸积控制的（Soltan的论点），并且吸积过程可以用一个直接受CSFR调节的概率函数来描述，我们得到了黑洞质量密度的演化.然后利用类星体的光度函数，我们确定了辐射效率的函数形式和类星体占空比随红移的演化。我们分析了四种不同的CSFRs，表明类星体占空比$δ(z)$在$z\sim 8.5-11$达到峰值，因此在与宇宙再电离相关的窗口内。具体地，取决于CSFR的$δ_{\rm max}\sim 0.09-0.22$。平均辐射效率$\barη(z)$在具有$\barη_{\rm max}\sim 0.10-0.46$的$z\sim 0.1-1.3$处达到峰值，这取决于所使用的具体CSFR。我们的研究结果还表明，不一定是超临界爱丁顿accret
2011-08-22 astro-ph.CO
Supermassive and Intermediate-Mass Black Hole Growth at Galaxy Centers and Resulting Feedback using Cosmological Simulations
星系中心黑洞的物质吸积释放出大量的反馈能量，影响着结构的形成和演化，影响着从pc到Mpc尺度的环境。这些黑洞通常是存在于活动星系核（AGN）中心的超大质量黑洞（SMBH：mass $\geq 10^6 M_{\odot}$），通过它们的多波长辐射在各个宇宙时期被广泛观测到。SMBH的能量输出经常被观测为各种形式的强大AGN外流。最近，中等质量黑洞（IMBHs：质量= $100 - 10^6 M_{\odot}$）开始在矮星系（DG）中心被观测到。一些中心的IMBH在DG的低光度活动星系核的形式显示活动的签名。我们已经进行了宇宙流体动力学模拟，以探测高z类星体中的SMBH（Barai et al. 2018）和DG中的IMBH（Barai & de Gouveia Dal Pino 2019）。我们的模拟采用三维TreePM SPH程序GADGET-3，包括金属冷却，恒星形成，化学富集，恒星演化，超新星反馈，活动星系核吸积和反馈。分析后处理中的模拟输出，我们研究了第一个IMBH的生长，第一个SMBH的生长，它们对恒星形成的影响，以及它们与各自的宿主星系的共同演化。我们量化了SMBH和IMBH对宿主星系的影响，特别是对淬灭恒星形成的影响。我们还研究了相应的BH流出性质。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gas Accretion onto a Supermassive Black Hole: a step to model AGN feedback
利用三维SPH程序GADGET-3，在0.1-200 pc尺度上研究了气体在超大质量黑洞（SMBH）上的吸积.首先，我们测试我们的代码与球对称，绝热邦迪吸积问题。我们发现，我们的模拟可以重现预期的邦迪吸积流非常好的时间有限，直到外边界的影响开始可见。我们还发现，由于人工粘性的SPH的内吸积边界附近的气体的人工加热。其次，我们实现辐射冷却和加热由于X射线，并检查由中央X射线源的热反馈的影响。当中心X射线亮度较低时，吸积流基本上遵循Bondi解，但当中心X射线亮度较大时，吸积流由于热不稳定性而开始出现非球形碎裂，当中心X射线亮度较大时，吸积流出现较强的整体外流。冷气体发展出落入中央SMBH的对流结构，而热气体则试图通过冷细丝之间的通道逃逸。这种吸积气体的分裂可以帮助活动星系核周围云的形成，诱导恒星的形成，并有助于观测到的窄线区域的变化。
2012-01-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic backgrounds due to the formation of the first generation of supermassive black holes
黑洞及其质量的统计数据强烈地表明，它们的质量分布在$3 \times 10^{6}$ M $_{\odot}$附近有一个截止点，朝向较低的质量。这与宇宙中第一颗大质量恒星凝聚的经典形成机制一致。然而，当恒星的质量接近$10^{6}$ M $_{\odot}$时，恒星变得不稳定并坍缩，可能形成第一代宇宙学黑洞。在这里，我们推测，声称检测到的各向同性无线电背景可能构成这些第一个超大质量黑洞形成的证据，因为它们的数据在光谱和强度上与来自残余物的同步辐射兼容。提出的模型满足所有观测条件的背景，在单源强度，源的数量，远红外和伽马射线发射。观测到的高能中微子流在流率和谱上与我们的计算是一致的。本文所描述的建议也可以解释早期的大质量无膨胀盘星系的形成和增长，来自于大质量，气体壳形成在爆炸形成之前的超大质量黑洞。
2014-03-15 astro-ph.CO
Discovering the Cosmic Evolution of Supermassive Black Holes using Nano-Hertz Gravitational Waves and Galaxy Surveys
本文首次提出利用纳赫兹引力波背景与星系巡天的互相关信号，以高于五的信噪比探测超大质量黑洞随红移的演化，开辟了新的观测窗口。
2024-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Feedback by supermassive black holes in galaxy evolution: impacts of accretion and outflows on the star formation rate
我们描述了一个物理模型的外流产生的气体吸积到黑洞上，并由此产生的变化，恒星形成率和效率的星系，使用无线电SAGE半解析星系形成模型。结果表明，星系外流率与SFR的比值主要受黑洞质量和维里晕质量的影响，并且在低质量黑洞质量时，SFR大于外流率.该模型一致地再现了观测到的恒星形成率密度从z = 6到z = 0的演化，以及恒星质量-晕质量关系的趋势。我们展示了在不同红移下AGN反馈对大质量星系生长的影响。我们发现反馈在最大质量的星系晕中普遍存在，抑制了冷却灾难。
2019-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Self-regulated growth of supermassive black holes by a dual jet/heating AGN feedback mechanism: methods, tests and implications for cosmological simulations
在流体动力学宇宙学模拟中，我们发展了一个新的亚网格模型来研究超大质量黑洞及其活动星系核的生长。假设黑洞是在星系形成的早期阶段形成的，它们通过气体的合并和吸积以爱丁顿限制的邦迪吸积速率生长。然而，这种增长是由活动星系核的反馈，我们使用两种不同的模式模型：类星体加热模式时，吸积率到BH的爱丁顿率相媲美，和无线电射流模式在较低的吸积率。换句话说，我们的反馈模型存款的能量作为一系列的热爆发和喷流取决于周围的气体性质的BH。我们通过比较我们的结果与观测测量的黑洞及其宿主星系的性质的共同进化，并检查其数值分辨率的鲁棒性，这样一个模型的可扩展性进行评估。我们表明，活动星系核反馈必须是一个重要的物理成分的大规模星系的形成，因为它似乎是唯一的物理机制，能够有效地防止积累和/或驱逐冷气体晕/星系和显着抑制恒星形成。我们的模型预测，黑洞和它们的宿主星系质量之间的关系演变为红移的函数，因为在早期宇宙中的冷物质的强烈吸积，驱动爱丁顿有限的吸积到黑洞。类星体活动在高红移时也会增强。然而，随着结构的质量增长，并通过恒星形成和有效的BH反馈喷射失去冷物质，低红移宇宙中的活动星系核活动越来越多地由射电模式主导，它为穿过热环银河系介质的喷流提供动力。
2011-12-23 astro-ph.CO
The origin of supermassive black holes at cosmic dawn
本研究通过分析暗物质晕与黑洞联合势下的球对称吸积过程，提出黑洞吸积分低、高两个阶段，第二阶段快速增长可解释宇宙黎明时期超大质量黑洞的存在，且吸积多为亚爱丁顿状态，短暂超爱丁顿阶段无辐射反馈阻碍。
2024-04-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Revealing the Origin and Cosmic Evolution of Supermassive Black Holes
下一代电磁波和引力波天文台将为第一批超大质量黑洞的诞生打开前所未有的窗口。这有可能揭示它们在前十亿年的起源和成长，以及它们在本地宇宙中形成历史的特征。考虑到这一点，我们概述了三个关键的重点领域，将塑造研究在未来十年及以后：（1）什么是“种子”的第一类星体;如何达到10亿太阳质量之前，z $\sim7$？(2)黑洞的成长如何随宇宙时间而改变，黑洞的早期成长如何塑造它们的宿主星系？我们能从今天的中等质量黑洞和矮星系中学到什么？(3)我们能否在广义相对论的背景下解开黑洞吸积的物理学，理解流入和流出（喷流和风）？使用这些见解在恒星和超大质量黑洞之间进行缩放是否有效，即，黑洞吸积真尺度不变吗？在下文中，我们确定了加拿大天文学界在解决这些问题方面发挥主导作用的机会，特别是通过利用我们在事件视界望远镜、{ \it James Webb太空望远镜}（JWST）、欧几里得、莫纳克亚光谱探测器（MSE）、30米望远镜（TMT）、平方公里阵列（SKA）、用于光学和紫外线研究的宇宙学高级巡天望远镜（CASTOR）等。我们还讨论了与未来天基引力波（LISA）和X射线（例如，雅典娜，山猫）天文台，以及与恒星和星系演化社区合作的必要性，以建立一个完整的图片的诞生超大质量黑洞，他们的成长和他们的影响，在宇宙的历史。
2019-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmological simulations of the growth of supermassive black holes and feedback from active galactic nuclei: method and tests
提出了一种在宇宙学模拟中跟踪超大质量黑洞生长和活动星系核反馈的方法。我们的模型是Springel et al.（2005）模型的一个重大修改版本。由于宇宙学模拟缺乏分辨率和物理模型的多相星际介质，他们往往大大低估了邦迪-霍伊尔吸积率。因此，为了使低质量的BH生长，有必要通过大的特设因子来增加稠密气体中的预测的Bondi-Hoyle速率。我们探讨的物理制度，使用这些因素是合理的，并通过这引入一个新的处方气体吸积。活动星系核的反馈是通过将吸积气体的静止质量能量的一部分热耦合到周围介质中来模拟的。我们描述的实施以及模型的局限性，并激励所有的变化相对于以前的工作。我们调查的鲁棒性的预测宇宙恒星形成的历史，红移零宇宙BH密度，BH标度关系，和星系特定的恒星形成率。我们发现，需要增加预测的吸积率，在文献中的标准程序，是最重要的不确定性来源的自由。我们的模拟表明，超大质量黑洞能够调节其增长，释放一个固定的能量为一个给定的晕质量，独立于假设的AGN反馈的效率，这套标准化的BH标度关系。无论BH种子最初是放置在BH缩放关系的上方还是下方，它们都生长到相同的关系上。AGN反馈有效地抑制了大质量星系中的恒星形成。
2009-05-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Host galaxies of high-redshift quasars: supermassive black hole growth and feedback
类星体宿主星系的性质可能由其超大质量（SMBH，$10^{8-10}$ M $_{\odot}$）黑洞的生长和反馈决定。我们调查这样的连接与一套宇宙学模拟的大规模（晕质量$\approx 10^{12}$ M $_{\odot}$）星系在$z\simeq 6$，其中包括一个详细的亚网格多相气体和吸积模型。初始质量为$10^5$ M $_{\odot}$的BH种子主要通过气体吸积生长，并且通过$z=6$设置在所观察到的$M_{\rm BH} - M_{\star}$关系上而不需要增强因子而变成SMBH。虽然类星体反馈对SMBH的增长起着关键性的控制作用，但它对$z=6$中宿主星系性质的影响可以忽略不计。在我们的模型中，类星体活动既可以淬灭（通过气体加热），也可以增强（通过ISM过压）恒星的形成。然而，我们发现，恒星形成的历史是不敏感的调制，因为它在很大程度上占主导地位，至少在$z>6$，冷气体吸积的环境，不能阻碍类星体的能量沉积。虽然类星体驱动的外流可以达到$> 1000~\rm km~s^{-1}$的速度，但实际上只有$\approx 4$ %的外流气体质量可以从宿主星系逃逸。这些发现只是受到现有数据的松散限制，但可以指导观测活动在早期星系中寻找类星体反馈的签名。
2021-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Does Feedback from Supermassive Blackhole Co-evolve With Host In Type 2 Quasars?
本研究通过分析221个2型类星体的光谱数据，发现外流强度与恒星族年龄负相关，且类星体遵循赛弗特星系的爱丁顿比-D_n(4000)序列，证实了超大质量黑洞反馈与寄主星系的共同演化。
2023-04-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Route to Unveil the Cosmic Genealogy of Supermassive Black Hole Binaries Using Nano-Hertz Gravitational Waves and Galaxy Surveys
本研究通过结合纳赫兹引力波背景及其各向异性与星系巡天的互相关分析，利用Fisher方法证明联合观测能显著约束超大质量黑洞双星的红移演化，为揭示其宇宙增长历史提供新途径。
2025-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The formation of supermassive black holes from Population III.1 seeds. IV. Self-regulated seeding from supermassive star ionizing feedback
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；University of Modena & Reggio Emilia（摩德纳与雷焦艾米利亚大学）；University of Oxford（牛津大学）；University of Memphis（孟菲斯大学）；Center for Astrophysics, Harvard and Smithsonian（哈佛史密松天体物理中心）；Università degli Studi di Trieste（的里雅斯特大学）；INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）
通过考虑第三族.1恒星周围HII区的R型膨胀和红移依赖性，建立反馈调节的隔离模型，预测了早期宇宙中超大质量黑洞的数密度约为0.2 cMpc^{-3}，并讨论了双黑洞丰度与合并率。
2026-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Accretion, Growth of Supermassive Black Holes, and Feedback in Galaxy Mergers
超级爱丁顿吸积在增加黑洞的质量方面非常有效：如果不考虑反馈效应，在爱丁顿时间的一小部分内，它的质量可以增长到任意大的值。然而，由于超爱丁顿吸积的辐射效率很低，人们反对它作为类星体黑洞生长的主要过程，因为观测限制了类星体黑洞的平均吸积效率为$\ga 0.1$。在本文中，我们表明，观测约束不需要被违反，如果类星体中的黑洞经历了两个阶段的增长过程：与短的超爱丁顿吸积过程中，他们得到他们的质量膨胀了一个非常大的因素，直到反馈过程变得重要，然后与一个长期的子爱丁顿吸积过程中，他们有他们的质量增加了一个因素$\ga 2$。这个两阶段过程的总平均效率是$\ga 0.1$，并且很容易用红移6来解释$10^9 M_\odot$黑洞的存在。简要讨论了超爱丁顿吸积相存在的观测检验。
2012-05-02 astro-ph.CO gr-qc
Supermassive Black Holes in the Early Universe
在宇宙历史的第一个十亿年中，第一个黑洞的出现标志着宇宙学中的一个关键事件。它们的形成是宇宙黑暗时代结束的整个过程的一部分，当时第一批恒星在大爆炸后大约1亿年出现在低质量的暗物质晕中。第一批恒星、星系和黑洞将宇宙从简单的初始状态转变为日益复杂的状态。我们回顾了最近的进展，我们新兴的理论图片的第一个黑洞如何出现在宇宙的舞台上，以及它们如何影响随后的宇宙历史。我们的重点是超大质量黑洞，特别是评估可能的途径，以形成十亿太阳质量的黑洞推断权力的发光类星体在高红移。最后，我们讨论了即将到来的经验探测器，如詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）和激光干涉仪空间天线（LISA），进一步提前的时间。
2019-04-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evidence for cosmic evolution in the spin of the most massive black holes
我们使用的结果，从模拟生产的磁流体动力学喷流周围的黑洞推导出宇宙的自旋历史的最大质量的黑洞。我们假设，喷流生产的效率是一个单调的函数的自旋a，由模拟，吸积流的几何形状是类似的厚类星体吸积接近爱丁顿比和低激发射电星系吸积在非常小的爱丁顿率。我们利用Mbh>~10^8 Msol的超大质量黑洞的喷流功率和辐射吸积功率的共动密度之比来估计特征自旋a的宇宙历史。这一比值随z的减小而增大，与z~0的活动星系核比z~2的活动星系核具有更高的自旋（典型值分别为a~0.35-0.95和a~0.0-0.25）的图像相一致。我们讨论了吸积和合并在Mbh>~10^8 Msol的超大质量黑洞生长中的相对重要性。
2011-09-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Feeding compact bulges and supermassive black holes with low angular-momentum cosmic gas at high redshift
我们使用宇宙流体动力学模拟表明，一个显着的一部分气体在高红移罕见的大质量晕几乎径向下降到他们的中心在极短的时间尺度。这一过程导致了非常致密的膨胀的形成，其特定的角动量是5-30 $smaller than the average angular momentum of the baryons in the whole halo. Such low angular momentum originates both from segregation and effective cancellation when the gas flows to the centre of the halo along well defined cold filamentary streams. These filaments penetrate deep inside the halo and connect to the bulge from multiple rapidly changing directions. Structures falling in along the filaments (satellite galaxies) or formed by gravitational instabilities triggered by the inflow (star clusters)…
2012-04-23 astro-ph.CO
Cosmic Ray Feedback
宇宙射线产生或沉积在热的星系团气体中，被认为提供了形成X射线腔的压力。虽然空洞对团簇气体有净冷却作用，但年轻的、膨胀的空洞会驱动激波，增加局部熵。空洞也会产生热气体的径向细丝，并且是通过空洞壁扩散的簇宇宙射线的来源，就像室女座中的射电瓣围绕着径向热细丝一样。宇宙射线也使热气体局部浮力，允许大量低熵气体被输送到冷却半径之外。连续的空腔保持浮力外流，保持集群气体温度和气体分数的轮廓，并显着降低到中央黑洞的冷却速率。
2009-10-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Discovery and Characterization of Galactic-scale Dual Supermassive Black Holes Across Cosmic Time
本文探讨了利用Roman的高纬度广域巡天在宇宙各时期发现并表征星系尺度双超大质量黑洞对，以理解SMBH形成和AGN燃料补给的科学机遇与技术要求。
2023-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing the evolutionary pathways of galaxies and their supermassive black holes and the impact of feedback from Active Galactic Nuclei via large multiwavelength datasets
超大质量黑洞（SMBH）是如何生长的，以及活动星系核（AGN）的反馈在SMBH和星系的共同演化中所扮演的角色仍然是一个激烈争论的问题。为了检验理论模型提出的协同演化，我们编译了一个大的活动星系核样本的5639 X射线探测活动星系核，在一个很宽的红移范围内，跨越近三个数量级的X射线光度。在{ \it{COSMOS-Legacy} }、Bo $\rm \ddot{o}$测试、XMM-{ \it{XXL} }和eFEDS字段中检测到AGN。利用特定的恒星形成率估计，我们将活动星系核的宿主星系分为恒星形成（SF），星暴（SB）和静止（Q）。我们的结果表明，与SF和Q相比，SB系统中活动星系核的吸积增加。我们的分析揭示了L $_X$与M $_*$的轻度增加。L $_X$ /SFR比值对M $_*$的依赖性较弱，当M $_*$固定时，Q体系中L/SFR比值最高.后一种趋势主要是由Q状态下SFR的显著下降驱动的。测量到的SFR从SB/SF到Q的强烈变化反映了活动星系核反馈合并模型中的预测。然而，观察到的L $_X$的轻度变化与相同模型不同。我们还研究了一个星系控制样本的SFR演化，发现它与X射线活动星系核的演化非常相似。这表明活动星系核在恒星形成猝灭中起的作用很小，或者两个过程的相对时间尺度不同。
2022-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Feedback from supermassive black holes transforms centrals into passive galaxies by ejecting circumgalactic gas
Davies等人（2019）在EAGLE流体动力学模拟中确定，对于L^* 星系，环星系介质（CGM）中重子的比例与其中心超大质量黑洞（BH）的质量呈负相关。解释是，随着时间的推移，更大质量的BH提供了更多的能量将重子运送到维里半径之外，这也减少了气体吸积和恒星形成。我们继续这项研究，重点是1）BH质量，2）CGM的物理和观测性质，3）银河系质量系统的星系颜色之间的关系。累积BH反馈能量与气态晕结合能的比率是CGM气体含量的强预测因子，其中BH注入>~ 10倍的结合能，导致贫气体晕。CGM的可观测示踪物，包括CIV、OVI和HI吸收线测量，被认为是z~0 CGM晕总质量的有效示踪物。我们使用高节奏的模拟输出，以证明BH反馈推动重子超过维里半径在1亿年的时间尺度内，但CGM金属示踪剂需要更长的时间（0.5-2.5 Gyr）作出反应。星系的长期演化导致蓝色，恒星形成或红色，被动的人口取决于从BH的累积反馈。M_*=10^{10.2-10.7} M_solar的最红四分位数（中位数u-r = 2.28）的CGM质量比最蓝四分位数（u-r=1.59）低2.5倍。我们提出的战略，观察预测较低的CGM柱密度和覆盖分数周围的星系托管更多的大质量黑洞使用宇宙起源光谱哈勃望远镜。
2019-04-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Nanohertz Gravitational-Wave Constraints on Supermassive Binary Black Holes at Cosmic Dawn
Beijing Normal University（北京师范大学）；Curtin University（科廷大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Monash University（蒙纳士大学）；University of Melbourne（墨尔本大学）
研究人员引入考虑红移的脉冲星计时阵列框架，对宇宙黎明时期高红移超大质量双黑洞给出纳赫兹引力波约束，建立了探测早期宇宙黑洞并合的实用框架。
2026-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Co-Evolution of Galaxies and Supermassive Black Holes: Insights from Surveys of the Contemporary Universe
我们总结了当代宇宙的大型调查告诉我们的物理和现象学的过程中，连接的形成和星系及其中央超大质量黑洞的演变。我们提出了一个图片中的人口活动星系核可以分为两个不同的人口。辐射型活动星系核与产生辐射能的黑洞有关，这些黑洞以超过爱丁顿极限的1%的速度吸积。它们主要与质量较小的黑洞在高密度的伪凸起中以足以在~10 Gyr内产生这些黑洞的总质量预算的速率生长有关。环核环境包含高密度的冷气体和相关的恒星形成。主要的合并是不是主要的机制，运输这种气体向内，长期的过程似乎占主导地位。恒星反馈在这些天体中是普遍的，而强的活动星系核反馈只在最强大的活动星系核中才能看到。在喷流模式活动星系核中，大量的能量输出以平行流出（喷流）的形式出现。这些活动星系核与质量更大的（经典的）球状体和椭圆星系中质量更大的黑洞有关。无论是这些黑洞的吸积，还是它们的主核中的恒星形成，在今天都不重要。这些活动星系核很可能是由缓慢冷却的热气体的吸积提供燃料的，而这种缓慢冷却的热气体受到活动星系核射电源提供的反馈/加热的限制。对高红移宇宙的观测也描绘了类似的画面。（节录）。
2014-03-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A Bayesian approach to the halo galaxy - supermassive black hole connection through cosmic time
使用经验星系演化模型研究暗物质晕、星系与超大质量黑洞的共同演化，通过贝叶斯方法校准重子过程规则，重现了关键观测结果并预测了JWST和Euclid巡天的预期源数量上限。
2024-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effect of cosmic ray/X-ray ionization on supermassive black hole formation
研究了在强远紫外辐射下，宇宙射线和X射线的外电离对原始云热演化的影响。强FUV辐射使H2解离并淬灭其冷却。即使在这样的环境中，Tvir>10^4 K的大质量云也可以通过莱曼α冷却在8000 K等温收缩。这团星云整体坍缩而没有碎裂，一颗超大质量恒星（>10^5 Msun）被认为在中心形成，最终演化为超大质量黑洞（SMBH）。然而，FUV源的候选者，包括恒星形成星系，可能也是强CR和X射线的来源。我们发现，当CR能量密度U_CR>10^-14 erg/cm^3或X射线强度J_X>10^-24 erg/s/cm^2/sr/Hz（1 keV）时，外部电离促进了H2的产生，并提高了形成SMBH所需的FUV阈值强度Jcr。在高CR（分别为X射线）极限下，临界FUV通量与U_CR^{1/2}（J_X^{1/2}）成正比增加。在莱曼极限（13.6 eV）下，当FUV强度相同时，随着FUV源有效温度T* 的降低，H^-光解速率（阈值为0.755 eV）增加，H2分子减少。因此，T* 的较低值导致13.6 eV处的较低临界FUV通量。利用来自邻近恒星形成星系的FUV和CR/X射线强度之间的经验关系，我们发现外部电离效应显著地增强了T* 高达10^5 K且由小于100 Msun的恒星组成的源的临界FUV通量，使其达到任何晕中都没有实现的水平。这表明，为了诱导SMBH的形成，FUV源必须是具有低亮度温度的…
2011-06-14 astro-ph.CO
The imprint of the cosmic supermassive black hole growth history on the 21 cm background radiation
氢的红移21厘米跃迁线追踪了中性星系际介质（IGM）在“宇宙黎明”时的热演化，即在第一个发光天体出现期间（大爆炸后约1亿年），但在这些天体电离IGM之前（大爆炸后约4亿至8亿年）。因为X射线，特别是，很可能是加热IGM的主要能量信使，21厘米签名的测量可以用来推断有关第一个天体物理X射线源的知识。使用分析论证和数值布居合成算法，我们认为超大质量黑洞（SMBH）的祖先应该是硬天体物理X射线的主要来源-因此是IGM加热和21 cm签名的主要驱动力-在红移$z < 20$，如果（i）它们很容易从第三星族恒星的残余物中生长出来，（ii）产生的X射线数量与活动星系核和高质量X射线双星中观察到的数量相当。我们发现，满足这些假设的模型占主导地位的贡献IGM加热恒星星族，并导致21厘米的亮度温度上升$z > 20$。在即将到来的观测数据中没有这样的特征意味着SMBH的形成发生在较晚的时候（例如通过所谓的直接坍缩场景），它在早期星系和原星系中并不常见，或者它产生的X射线比较低红移的经验趋势少得多，这可能是由于内在的昏暗（辐射效率低下）或靠近源的康普顿厚度的遮蔽。
2015-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing the spatial geometry of the universe with TianQin: the prospect of using supermassive black hole binaries
本文研究了利用TianQin探测超大质量黑洞双星旋近信号测量宇宙曲率的前景，基于模型无关方法结合引力波与H(z)数据，发现10年观测可将曲率参数约束在1σ水平，证明TianQin是探测宇宙空间几何的强大探针。
2023-10-23 astro-ph.CO
Coevolution (Or Not) of Supermassive Black Holes and Host Galaxies
我们回顾了观测到的人口统计和推断的超大质量黑洞（BH）的空间分辨运动学动力学模型发现的演化。最有影响力的是发现黑洞质量和主星系核球的速度色散之间存在紧密的相关性。它和其他相关性导致了这样一种信念，即BH和凸起通过调节彼此的生长而共同进化。新的结果正在用一个更丰富、更合理的画面取代这个简单的故事，在这个画面中，黑洞与不同的星系成分有着不同的关联。黑洞是在纯盘星系中发现的，所以经典的（椭圆星系样的）凸起不是生长黑洞所必需的。但是黑洞与星系盘没有关联。与盘状生长的假隆起或晕暗物质的任何相关性都是如此微弱，以至于暗示着没有密切的共同进化。我们认为，有四个制度的BH反馈。1-局部，随机喂养的小黑洞主要是无凸星系涉及太少的能量，导致共同进化。2-在主要的湿星系合并中，全球性的喂养在短时间内生长出巨大的黑洞，类似于类星体的“活动星系核”事件，其反馈确实会影响星系。这就形成了经典的凸起和无核旋转椭圆星系。3-在最高的BH质量，维持模式反馈到X射线气体的负面影响，帮助保持重子锁定在热气体。这发生在巨大的，核心不旋转的椭圆星系中。它们从较小的祖先那里继承了共同进化的魔力。4-独立于任何反馈物理，从连续合并的平均结果有助于工程师紧密BH相关。
2013-04-29 astro-ph.CO
Predictions for anisotropic X-ray signatures in the circumgalactic medium: imprints of supermassive black hole driven outflows
环星系介质（CGM）编码的签名的星系形成过程中，包括相互作用的星系流出驱动的恒星和超大质量黑洞（SMBH）的反馈与气体晕。超越球对称的径向轮廓，我们研究了$z=0$大质量星系周围CGM性质的\textit{angular}依赖性的IllustrisTNG模拟。我们的特点的角信号的密度，温度和金属丰度的CGM作为星系恒星质量，晕质量，距离和SMBH质量的函数，通过堆叠。TNG预测CGM在大的质量范围$M_*\sim10^{10-11.5}M_\odot$内在其结晶性质和化学含量方面是各向异性的。沿短轴方向，气体密度被稀释，而温度和金属丰度增加。CGM中这些反馈诱导的各向异性的大小为$0.1-0.3$ dex，延伸到晕维里半径，并在银河系质量$M_*\sim10^{10.8}M_\odot$处达到峰值。在TNG中，这种质量规模对应于有效SMBH反馈的开始和强流出的产生。通过比较TNG预测的各向异性信号与其他模拟-- Illustris和EAGLE --我们发现每个模拟都产生不同的签名和质量依赖性，这意味着这种现象对底层物理模型敏感。最后，我们探索X射线发射作为一个观察到的CGM各向异性，发现未来的X射线观测，包括eROSITA全天空调查，将能够检测和表征这个信号，特别是在角度调制的X射线硬度。
2021-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Formation of Supermassive Black Holes from Population III.1 Seeds. I. Cosmic Formation Histories and Clustering Properties
我们计算宇宙分布在空间和时间的形成地点的第一个，“流行III.1”恒星，探索一个模型，其中这些是所有超大质量黑洞（SMBHs）的祖先，看到在大多数大型星系的中心。Pop III.1恒星被定义为由暗物质微晕中的原始成分气体形成，微晕中的$\sim10^6\:M_\odot$与邻近的天体物理源隔离一个给定的隔离距离$d_{\rm{iso}}$。我们假设Pop III.1源是SMBH的种子，基于暗物质湮灭加热的原恒星支持，使它们能够吸积大部分的微晕气体，即，$\sim10^5\:M_\odot$。从$10 - 100\:\rm{kpc}$（适当距离）出发，探索$d_{\rm{iso}}$，预测了Pop III.1源和SMBH剩余数密度的红移演化. SMBH的局部$z=0$密度约束了$d_{\rm{iso}}\lesssim 100\:\rm{kpc}$（即，$3\:\rm{Mpc}$在$z\simeq30$处的共移动距离）。在我们模拟的（$\sim60\:\rm{Mpc}$）$^3$共动体积中，Pop III.1恒星在$z=40$之后开始形成。它们的形成基本上是由PDMATHAMBMX到PDMATHAMBMY，由$d_{\rm{iso}}=100$到$50\:\rm{kpc}$完成的。我们遵循源演化到$z=10$，此时大多数SMBH与$\gtrsim10^8\:M_\odot$一起存在于…
2018-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supermassive Seeds for Supermassive Black Holes
最近对由z > 7的超大质量黑洞（SMBH）驱动的类星体的观测限制了初始种子质量和早期宇宙中最大质量黑洞（BH）的生长。在这里，我们阐明了辐射反馈的影响，从早期几代的恒星和BH吸积流行的模型的形成和生长的种子BH。我们表明，通过适当地考虑（1）从早期恒星形成和辐射反馈的宇宙学模拟中推断的合并在生长种子黑洞中的有限作用，（2）在最早的时候预期的黑洞的亚爱丁顿吸积率，（3）根据高红移活动星系核的观测结果推断的最大质量黑洞的大辐射效率（e_rad）（e_rad > 0.1），我们得出结论，最初的BH种子可能有大于10^5 M_Sun的质量。这对粒子群III种子模型提出了强烈的挑战，该模型要求种子质量为~ 100 M_Sun，即使有恒定的爱丁顿限制吸积，也需要e_rad < 0.09来解释今天标准Lambda CDM宇宙学模型中最高z的SMBH。然而，这与SMBH种子形成的直接坍缩方案的预测是一致的，在该方案中，超大质量原始恒星在宇宙中具有高分子离解背景辐射场的区域形成，并直接坍缩成10^4- 10^6 M_Sun种子BH。这些结果证实了最近的宇宙学模拟和观测活动，这些活动表明，这些大质量的黑洞是今天居住在星系中心的大部分SMBH的种子。
2013-05-18 astro-ph.CO
Can supermassive stars form in protogalaxies due to internal Lyman-Werner feedback?
本研究通过流体动力学模拟，发现原子冷却晕中内部莱曼-沃纳反馈难以促进超大质量恒星形成，因其势阱过浅无法有效加热气体并提高吸积率。
2025-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Textures and Global Monopoles as Seeds for Super-Massive Black Holes
我们计算的非线性种子波动的数量密度，有正确的数量密度，能够解释一个超大质量黑洞每个星系的存在，作为红移的函数。我们发现，有一个有趣的范围内的对称性破缺尺度的种子的密度是更大的，在标准的宇宙模型与高斯原始波动的预测。因此，在标准宇宙学模型和观测高红移的超大质量黑洞候选者之间的紧张关系日益加剧的情况下，全局缺陷可能会有所帮助。
2019-08-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Radio AGN in galaxy clusters: heating hot atmospheres and driving supermassive black hole growth over cosmic time
我们估计了在宇宙年龄的四分之三以上，沉积到星系团热大气中的平均射电活动星系核（机械）功率。我们的样本来自八个主要的X射线星系团巡天，包括685个红移范围为0.1 < z < 0.6的星系团，这些星系团与NVSS覆盖的区域重叠。活动星系核的射电机械能是根据中心NVSS源的射电光度估算的，使用Cavagnolo et al. 2010的关系式，该关系式是基于从X射线腔的反射率确定的机械能。我们只发现一个微弱的相关性之间的无线电光度和集群X射线光度，虽然最强大的无线电源驻留在发光的集群。活动星系核的平均机械能为3 × 10 ^{44} erg/s，超过44%的星系团的X射线光度，表明这些星系团中射电活动星系核能量的积累是显著的。将活动星系核的机械能与红移z=2积分，利用简单的演化模型，忽略星系团的分级生长，我们发现在低光度X射线星系团中，活动星系核的能量累积超过1 keV.该结果代表累积热能的保守下限。这一估计值与“预热”星团所需的能量水平相当，表明射电活动星系核的持续爆发是热大气中气体能量的重要来源。假设平均质量转换效率为$η=0.1$，我们的结果意味着释放这种能量的超大质量黑洞是通过随时间平均吸积~10^9 M_{sun}来实现的，这与类星体时代预期的增长水平相当。
2012-12-01 astro-ph.CO
Cosmic variance in the nanohertz gravitational wave background
我们使用大N体模拟和经验的暗物质晕，星系和超大质量黑洞之间的标度关系来估计超大质量黑洞双星的形成率和由此产生的低频随机引力波背景（GWB）。我们发现这个GWB是相对不敏感（$\lesssim10\%$）的宇宙学参数，只有轻微的变化之间的WMAP 5和普朗克宇宙学。我们发现，在天体物理标度关系的不确定性的变化的幅度的GWB的一个因素的$\sim 2$。目前的观测限制已经限制了这一预测的模型范围。我们研究了随机生成的超大质量黑洞群的GWB振幅的泊松方差，发现每个频率箱在10 nHz以下的阶数单位分散，并且在100 nHz附近增加到$\sim 10$的因子。这种变化是由于最大质量的二进制文件，占主导地位的信号的稀有性，并作为一个基本的不确定性的振幅的基础上的幂律频谱。这种泊松不确定性在$\gtrsim 20$ nHz处占主导地位，而在较低频率处，主要的不确定性与我们对天体物理标度关系的理解不足有关，尽管非常低的频率可能由与最终秒差距问题和将二进制驱动到引力波主导状态的过程相关的不确定性所主导。宇宙效应在所有频率下都可以忽略不计。
2016-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Origin of supermassive black holes in massive metal-poor protoclusters
虽然在z>6的位置已经发现了大量的超大质量黑洞，但它们的起源仍然不清楚。数值模拟表明，经典的直接坍缩方案的条件是非常严格的，破碎是很难避免的。因此，我们在这里考虑一个更一般的情况下，一个密集的大质量原星团在低金属丰度（<~ 10^{-3} Z_solar）嵌入气体。我们估计的质量的中心大质量的物体，通过碰撞和气体吸积形成，考虑极端情况下的一个几何平坦和Salpeter型的初始质量函数。在低效率的辐射反馈下，可以形成质量至少为10^4太阳质量的天体，而在通过反馈限制吸积时间时，可以形成质量约为10^3太阳质量的天体。这些质量将根据环境而变化，并且可能相当大，特别是由于气体持续流入云中。因此，可能会形成约10^4太阳质量或更大的中等质量黑洞。詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和其他天文台即将进行的观测可能有助于探测这种巨大的黑洞及其环境，从而为这种形成通道提供更多的光线。
2022-04-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Modelling the Growth of Supermassive Black Holes in Cosmological Simulations
有强有力的证据表明，超大质量黑洞存在于所有包含恒星球体的星系中，它们的质量与恒星的质量和速度色散等性质密切相关。也有强有力的理论论据表明，来自超大质量黑洞的反馈在塑造星系质量函数的高质量端中起着重要作用，因此为了准确地模拟星系，我们还需要模拟黑洞。我们提出了一个比较的两个黑洞增长模型内实现的大规模，宇宙学SPH模拟，包括恒星形成和反馈。一个模型是一个修改后的邦迪-霍伊尔处方，增长黑洞的基础上，当地的气体的光滑密度，而另一个是最近提出的吸积盘粒子（ADP）的方法。这个模型吞下在黑洞的吸积半径内通过的重子粒子，并将它们添加到次网格吸积盘中。黑洞就是由这个圆盘上的物质产生的。我们发现，这两个模型可以重现本地的标度关系，虽然ADP模型是从观察到的关系在高黑洞质量偏移。两种模型的总黑洞质量密度相差不超过三倍，但都很难再现黑洞质量函数。模拟的质量函数过于陡峭，低估了中等质量和高质量黑洞的数量。此外，ADP模型在大尺度宇宙学模拟的分辨率下吞下了过量的物质，产生了不切实际的大吸积盘。未来的工作需要进行，以改善模拟中的黑洞质量函数。这应该通过大规模增长和反馈来完成，因为它们是紧密耦合的，不应该被视为单独的实体。
2013-06-18 astro-ph.CO
Supermassive Black Hole Growth in Massive Galaxies at Cosmic Dawn
Princeton University（普林斯顿大学）
利用宇宙学流体动力学模拟，研究早期宇宙大质量星系中超大质量黑洞的超爱丁顿吸积、种子质量和反馈强度对黑洞-星系共演化的影响，发现恒星反馈通过产生湍流多相星际介质随机饿死黑洞，且无AGN反馈驱动的星系尺度恒星形成熄灭。
2026-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Cosmic History of Black Hole Growth from Deep Multiwavelength Surveys
在过去的几年里，人们在理解超大质量黑洞如何形成和成长方面取得了重大进展。在本文中，我们首先回顾了活动星系核（AGN）的光谱特征，从射电到硬X射线波长。然后，我们描述了最常用的方法来找到这些来源，包括光学/紫外线，无线电，红外线和X射线发射和光学发射线。然后，我们描述的主要观测特性的模糊和未模糊AGN人口。最后，我们总结了黑洞吸积的宇宙历史，即，在宇宙历史上，超大质量黑洞获得了大部分质量。最后，我们总结了开放性问题，并描述了计划和未来的天文台，这将有助于回答这些问题。
2011-12-01 astro-ph.CO
Can Superconducting Cosmic Strings Piercing Seed Black Holes Generate Supermassive Black Holes in the Early Universe?
当宇宙只有9亿年的时候，大量红移为$z > 6$的超大质量黑洞（SMBH）的发现提出了这样一个问题：如此巨大的致密物体如何在宇宙学上的短时间间隔内形成。每一个标准的方案，包括种子黑洞的快速吸积或黑洞合并，在解释超大质量物体的短时间形成时都面临着严重的理论困难。在这项工作中，我们提出了一个替代方案的形成SMBH在早期宇宙中，能量转移从超导宇宙弦穿透小种子黑洞是主要的物理过程，导致快速的质量增加。作为一个玩具模型，考虑了两个载恒流对极弦穿过的种子黑洞的吸积率。使用一个有效的行动的方法，其中包括一个大类的超导弦模型的唯象，我们估计所需的最小电流形成SMBH与质量的顺序$M = 2 \times 10^{9}M_{\odot}$由$z = 7.085$。这相当于为类星体ULAS J112001.48+064124.3提供动力的中心黑洞的质量，并被视为早期SMBH形成的测试案例。对于GUT尺度的弦，由于电流的存在，弦能量密度所需的分数增加是$10^{-7}$阶，因此它们的存在与弦张力的当前观测界限保持一致。此外，我们考虑了一个“奇异”的情况下，一个SMBH产生时，一个小的种子黑洞是由一个更高的维度$F-$字符串，由弦论预测刺穿。我们发现，拓扑缺陷弦和基本弦都能够携带足够大的电流，通过我们提出的机制产生早期SMBH。
2017-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Examining subgrid models of supermassive black holes in cosmological simulation
超大质量黑洞在星系和星系团演化中扮演着重要的角色，但目前只能通过亚网格技术对它们进行大尺度宇宙学模拟。然而，这些次网格模型还没有被系统地研究。利用一种新开发的快速并行球形高密度晕探测器，在FLASH中进行了一系列仅含暗物质的宇宙学模拟，研究了次网格模型选择对SMBH质量与暗物质晕质量和速度色散关系的影响.我们研究三个方面的SMBH次网格模型：初始黑洞种子质量的选择，合并两个黑洞的测试，和应用的频率的次网格模型。我们还研究了合并可以发挥的作用，在确定的关系，忽略SMBH驱动的吸积和反馈的复杂影响。我们发现亚格子模型的选择会显著影响黑洞合并速率、宇宙SMBH质量密度以及低红移与晕性质的关系。我们还发现，这是可能的，重现观测的低红移关系没有吸积和反馈，这取决于选择的次网格模型。
2010-10-07 astro-ph.CO
Escape of ionizing radiation from high redshift dwarf galaxies: role of AGN feedback
虽然低质量的恒星形成星系通常被认为是再电离的主要驱动力，但它们对宇宙紫外线背景的实际贡献仍然不确定，主要是因为电离光子的逃逸分数仅受到很差的限制。理论研究表明，有效的超新星反馈是创造电离辐射可以逃逸到星系际介质的路径的必要条件。我们调查的可能性，吸积超大质量黑洞在早期矮星系可能会提供额外的反馈和增强电离辐射泄漏。我们使用一系列高分辨率的宇宙辐射流体动力学模拟，我们隔离不同的反馈源。我们发现超新星反馈阻止了黑洞的增长，从而淬灭了与之相关的反馈。即使在黑洞可以生长的情况下，星际介质的结构也受到超新星反馈的强烈控制。我们的结论是，在矮星系制度，超大质量黑洞似乎并没有发挥重要作用，提高逃逸分数，并在早期的紫外线背景。
2017-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
The fundamental signature of star formation quenching from AGN feedback: A critical dependence of quiescence on supermassive black hole mass not accretion rate
我们确定了恒星形成淬火对各种银河系和环境参数的内在依赖性，利用随机森林分类的机器学习方法。我们以前已经证明了这种技术的力量，以隔离因果关系，而不仅仅是相关性，在复杂的天文数据。首先，我们分析了三个宇宙学流体动力学模拟（鹰，Illustris，和IllustrisTNG），选择快照跨越大部分的宇宙历史，从漫画中午（$z \sim 2$）到现在的时代，与恒星质量的范围$9 < \log(M_*/M_{\odot}) < 12$。在模拟中，一致发现黑洞质量是所有时期中心星系淬灭的最具预测性的参数。也许令人惊讶的是，发现黑洞吸积率（以及活动星系核的热光度）对淬灭几乎没有预测能力。这一理论结果是重要的星系淬火的观测研究，因为它警告不要使用当前的AGN状态的星系作为一个有用的代理AGN反馈对星系系统的累积影响。后者是由黑洞质量而不是活动星系核光度来追踪的。此外，我们探讨了一个子集的“可观察”的参数，这可以很容易地测量在现存的宽视场星系调查针对$z = 0 - 2$，在$9 < \log(M_*/M_{\odot}) < 12$。所有三个模拟都预测，代替黑洞质量，恒星引力势在预测淬火方面将优于其他参数。我们证实了这一理论预测观测的SDSS（在低红移）和CANDELS（在中，高红移）。
2023-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Physics of Coevolution of Galaxies and Supermassive Black Holes
提出了一个基于物理的星系与超大质量黑洞（SMBH）共同演化的新模型。演化的轨迹始于一个在星系中心区域引发重大恒星暴增的事件。在这个模型中，主要的SMBH增长发生在恒星暴后阶段，由来自内部核球恒星的再循环气体以自我调节的方式提供燃料，时间尺度大大长于1亿年，并且随着时间的推移，爱丁顿比率逐渐减小。我们认为，SMBH不能狼吞虎咽自己在星爆阶段，尽管有丰富的冷气体供应，因为恒星的形成是一个首选的模式，在这样的环境中的气体消耗比吸积中央SMBH。我们还表明，从恒星形成的反馈至少是一样强，从活动星系核，因此，如果恒星形成需要被淬火，活动星系核反馈一般不发挥主要作用。SMBH质量和隆起质量/速度分散之间的预测关系与观测结果一致。一个明确的预测是，高Eddingtion率活动星系核的早型星系宿主预计将是浅蓝色到绿色的光学颜色，逐渐演变为红色序列随着活动星系核亮度的下降。一套可证伪的预测和影响，就各种类型的星系和活动星系核之间的关系，和其他人，。对于那些可以与现存观测进行比较的地方，该模型似乎具有良好的信誉。
2012-05-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Effects of Baryonic Feedback on the Cosmic Web
我们研究重子对宇宙网的影响-晕，丝，墙和空洞。要做到这一点，我们适用于修改后的版本NEXUS，宇宙网络形态分析算法，IllustrisTNG模拟。我们发现，由于重子，晕失去超过$10\%$的质量，主要是丝和一小部分的墙壁和空隙。然而，质量转移并没有显著改变结构的边界，使得宇宙结构的体积分数基本上不受影响。我们量化的重子反馈的功率谱和概率密度函数（PDF）的密度场的个别宇宙结构的影响。对于功率谱，大多数由于反馈引起的抑制可以通过包括$M\ge10^{12}~M_\odot/h$晕来解释，而不考虑其他宇宙结构。然而，当检查密度场的PDF时，我们发现几乎$100\%$抑制了最空的区域，而$10\%$水平的效应（增强或抑制）在纤维、壁和空隙的剩余区域。我们的研究结果表明重子在整个宇宙网络中的影响建模的重要性，而不仅仅是晕，超越两点统计或基于场的推论的宇宙学分析。
2022-12-12 astro-ph.CO
Simba Simulation: The Effect of Feedback Physics on Matter Distribution in the Cosmic Web
Center for Data-Driven Discovery, Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学数据驱动发现中心，理化学研究所 Kavli 宇宙物理学与数学研究所（WPI），UTIAS）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙物理学与数学研究所）；ENS Paris-Saclay, Paris-Saclay University（巴黎萨克雷高等师范学校，巴黎萨克雷大学）；Institute for Computational Cosmology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理学院计算宇宙学研究所）；Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天体物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of the Western Cape（西开普大学物理与天文学系）
研究通过Simba模拟探讨反馈物理对大尺度宇宙结构中物质分布的影响，发现不同反馈模型对IGM气体分布影响有限，但喷射反馈显著增强丝状和结点结构外围的 diffuse IGM。
2026-04-29 astro-ph.CO
Cosmic Feedback from AGN
星系中心的大质量黑洞的吸积可以通过辐射、风和喷流向周围环境提供能量和动量。由于辐射压力的反馈可以将黑洞的质量锁定在M-sigma关系上，并塑造星系的最终恒星凸起。由于喷流动能的反馈可以通过加热气体来防止大质量星系大大增加它们的恒星质量，否则这些气体会通过辐射冷却。宇宙反馈所涉及的机制进行了讨论和说明与观察。
2009-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supermassive Black Hole Growth in Starburst Galaxies over Cosmic Time: Constraints from the Deepest Chandra Fields
本文分析了扩展钱德拉深场南带和扩展Groth带中z ~ 0.3-3星暴星系的深多波长数据。我们确定活动星系核（AGN）在这些红外线源，通过它们的X射线发射和量化的分数，主机的AGN。我们发现这一比例强烈依赖于光源的中红外颜色和静止帧中红外光度，在最温暖的颜色和最高的中红外光度（对应于超亮红外星系）时上升到~ 50-70%，与当地发现的趋势相似。此外，我们还发现活动星系核的比例强烈地依赖于宿主星系的恒星形成率（由观测到的70 μ m光度减去活动星系核的贡献后推断），特别是对于更明亮的活动星系核（LX> 10^43 erg/s）。在最高的恒星形成率（~ 1000 M_sun/yr）下，X射线探测到活动星系核的星系比例上升到~ 30%，与高红移亚毫米星系中发现的情况大致一致。假设活动星系核部分是由恒星形成率驱动的，（而不是恒星质量或红移，我们的样本在很大程度上是简并的），这个结果意味着发光活动星系核活动的占空比随着宿主星系的恒星形成率而增加：具体地说，我们发现，在恒星形成率高的系统中，X射线探测到的活动星系核至少要多出5-10倍（> 300 M_sun/yr）比低恒星形成率（< 30 M_sun/yr）的系统更容易形成。最后，我们调查之间的比率超大质量黑洞吸积率和宿主星系的增长率，并发现，源与检测活动星系核和恒星形成，这个比率在遥远的星爆同意以及从本地的标度关系假设的黑洞和凸起生长在同一…
2011-08-16 astro-ph.CO
