Supermassive black holes with high accretion rates in active galactic nuclei: II. the most luminous standard candles in the Universe
这是第二次在一系列的论文报告的大型混响映射（RM）运动，以测量黑洞（BH）的质量在高吸积率活动星系核（AGN）。我们的目标是确定超级爱丁顿吸积大质量黑洞（SEAMBHs），并利用其独特的性质，构建一个新的方法来测量宇宙学距离。根据理论模型，这些源的饱和热光度与BH质量成正比，可以用来获得它们的距离。在这里，我们报告了五个新的RM测量，并表明在四种情况下，我们可以测量BH质量和这些来源中的三个是SEAMBHs。加上我们早期工作中的三个源，我们现在有六个新的这种类型的源。我们使用一种新的方法的基础上，最小的辐射效率，以确定9个额外的SEAMBHs从早期的RM为基础的质量测量。我们使用贝叶斯分析，以确定新的距离表达式的参数，和方法的不确定性，从观察到的样本中的对象的属性。新测得的距离与标准宇宙学距离之比的平均离散度为0.14 dex，表明SEAMBH可以用作宇宙学距离探针。由于它们的高光度，长时间的活动和大量的高红移，SEAMBH有可能将宇宙距离阶梯扩展到现在Ia型超新星所探索的范围之外。
2014-08-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
An Alternate Pathway for H$_2$ Formation in the Early Universe: A physical process to account for the presence and coevolution of the luminous galaxies and supermassive black holes at the high redshifts
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
该研究提出了一种新的H₂和HD形成机制，通过Jahn-Teller耦合促进早期宇宙中恒星和黑洞的形成，为理解宇宙早期结构演化提供新视角。
2026-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.atom-ph
New observational Constraints on the Growth of the First Supermassive Black Holes
我们限制总吸积质量密度在z>6的超大质量黑洞，推断通过从光度选择的星系候选者的样本的集成X射线发射的上限。研究从最深的哈勃太空望远镜图像中获得的星系，结合钱德拉深场南的钱德拉4兆秒观测，我们获得了早期宇宙中总黑洞生长的最严格限制。我们估计在z~6处的吸积质量密度<1000 Mo Mpc^-3，明显低于先前根据早期黑洞增长的一些现有模型和早期观测所作的预测。这些结果对早期黑洞的增长和通过吸积的质量聚集提出了有趣的限制，并暗示了以下一个或多个问题：（1）在这个时期，只有一小部分明亮的星系含有活跃的黑洞;（2）早期大多数黑洞的增长发生在尘埃和/或质量较小的--尚未被探测到的--宿主星系中;（3）在星系样本中有相当大比例的低z闯入者;（4）早期黑洞的增长是辐射效率低的，严重模糊和/或由于黑洞合并而不是吸积;或（5）大部分黑洞增长发生在晚期。所有这些可能性对我们理解高红移种子形成模型具有重要意义。
2013-10-08 astro-ph.CO
Sub-parsec supermassive Binary Quasars: expectations at z<1
我们调查的理论预期检测超大质量的双黑洞，可以确定为亚秒差距发光类星体。到目前为止，只有两个候选人已被选定的样本包括17,500来源选择斯隆数字巡天（SDSS）类星体目录在z<0.70（Boroson & Lauer 2009）在这封信中，我们使用的组装和成长的超大质量黑洞（SMBH）在分级宇宙学的统计和观测研究的二进制类星体在亚秒差距的分离。我们的目标是双重的：（1）测试这种稀少的双星数量是否与SMBH合并速率的理论预测一致，（2）在更高的红移和更低的通量水平上提供额外的预测。我们确定在一个完整的，体积有限的样本中预期的二进制文件的累积数量。受Boroson & Lauer（2009）的启发，我们将SDSS类星体光度切割（M_i<-22）应用于我们的理论样本，推导出可观测双星分数的上限。我们发现，sub-parsec类星体二进制本质上是罕见的。我们的最佳模型预测了在z<0.7时，距离小于10^4史瓦西半径（v_orb>2000 km/s）的约0.01 deg^-2亚秒差距的二元类星体，这代表了我们的理论样本中未吸收类星体的约6x 10 ^-4。在一个完整的样本约10,000源，因此，我们预测的上限约10亚秒差距的二进制类星体。双星的数量随着红移的增加而迅速增加。随着SMBH双星质量的减少，寿命的减少表明，降低光度阈值不会导致可检测的亚秒差距双星类星体数量的显着增加。
2009-08-21 astro-ph.CO
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
Depleted cores, multi-component fits, and structural parameter relations for luminous early-type galaxies
新的表面亮度轮廓从26个早期型星系的部分耗尽的核心已被提取的HST图像的全径向范围内，给我们一个总样本的31个这样的核心Sersic星系。我们已经仔细量化的径向恒星分布的椭圆星系使用的核心Sersic模型，而透镜状星系的核心Sersic凸起加上指数盘模型给出了最好的表示。我们还警告过度使用多个Sersic函数分解星系，并与过去的适合在文献中进行比较。从我们的拟合模型中得到的结构参数与我们最初使用径向限制（R < 10”）轮廓的研究结果基本一致，并用于更新几个星系的标度关系。我们发现破裂半径R_b与椭球体的光度L之间存在近似线性关系，R_b ~ L^（1.13 +/-0.13），与超大质量黑洞的质量M_BH之间存在近似线性关系，R_b ~ M_BH^（0.83+/-0.21）。这与主要的干合并以相等的比例增加恒星和黑洞质量的概念是内在一致的，即，M_BH ~ L.此外，我们还观察到核心Sersic椭圆星系的有效半光半径R_b ~ R_e^（0.98 +/-0.15）呈线性关系，这与弯曲L-R_e关系的近似线性亮端一致。最后，我们测量了精确的恒星质量亏损M_def，一般为0.5-4 M_BH，我们确定了两个星系（NGC 1399，NGC 5061），由于它们的高M_def/M_BH比，可能经历了振荡的核心通过踢黑洞。星系标度关系和恒星质量亏损有利于核心-Sersic星系形成，这是通过几…
2014-09-17 astro-ph.CO
Recurring flares from supermassive black hole binaries: implications for tidal disruption candidates and OJ 287
我讨论的可能性，吸积超大质量黑洞（SMBH）的二进制文件与子秒差距的分离周期性地重复发光爆发，中断相对平静的时期。这一假设的动机是由嵌入进积盘中的双星模拟中通常发现的两个特征：（i）在双星周围形成一个中心的低密度空腔，以及（ii）气体泄漏到这个空腔中，每个轨道发生一次通过近径向轨迹上的离散流。第一个特征将减少系统相对于由单个SMBH供电的活动星系核的紧急光学/UV通量，而第二个特征可以触发光度的准周期波动。我认为，准周期吸积签名可能比以前认为的更戏剧性，因为下落的气体流可以强烈冲击热通过自碰撞和潮汐压缩，从而提高粘性吸积。任何光学上厚的气体，如果围绕着两个SMBH中的任何一个旋转，都可以在下一对气流沉积之前吸积，从而为每个轨道上重复出现的短暂的发光耀斑提供燃料。由于吸积事件之间的流量减少，这种腔吸积耀斑可能被误认为是恒星在静止核中的潮汐破裂。如果观测到耀斑的准周期重现，或者如果它们是由非常大质量的SMBH产生的，而SMBH不能破坏太阳型恒星，那么耀斑就可以与潮汐破坏事件区分开来。它们可能在LSST或eROSITA等调查中偶然发现。我提出了一个启发式的玩具模型作为概念证明的生产空腔吸积耀斑，并产生模拟光变曲线和specta。我也适用于活跃的星系OJ 287，其生产的准周期光学耀斑对长期以来一直助长猜测，它的主机SMBH二进制的模型。
2013-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Influence of supermassive primordial black holes on ultraviolet luminosity of high-redshift galaxies
本文通过MCMC分析JWST数据，发现超大质量原初黑洞（SMPBHs）能增强高红移星系紫外光度函数的亮端，从而解释JWST观测到的过量明亮星系。
2025-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Supermassive Black Hole Mass - Spheroid Stellar Mass Relation for Sérsic and Core-Sérsic Galaxies
本文以75个邻近星系为样本，研究了超大质量黑洞质量（M $_{BH}$）与宿主椭球体恒星质量（M $_{sph,*}$）之间的关系。为了得到球状体恒星的质量，我们使用了改进的2 MASS K $_s$波段测光从ARCHANGEL测光管道。将我们的样本分为核心-Sérsic和Sérsic星系，我们发现它们由非常不同的M $_{BH}$ $_{sph,*}$关系描述。对于核心Sérsic星系-这是典型的质量和发光，M $_{BH} \gtrsim 2x10^8 M_\odot$ -我们发现M $_{BH} \propto M_{sph,*}^{(0.97 \pm 0.14)}$，与其他文献的关系。然而，对于Sérsic星系-具有典型的较低质量M $_{sph,*} \lesssim 3x10^10 M_\odot$ -我们发现M $_BH \propto M_{sph,*}^{(2.22 \pm 0.58)}$，一个非常陡峭的斜率，相差超过2个标准差。这个关系证实了，对于Sérsic星系，M $_{BH}$不是M $_{sph,*}$的常数。星系可以通过气体的吸积来增长，这些气体为恒星的形成和中心的黑洞提供了燃料，也可以通过合并来增长。它们的黑洞比它们的宿主球体增长得更快，在干合并事件产生核心-Sérsic星系之前，黑洞和球体同步增长。我们还将我们的Sérsic M $_{BH}$ -…
2014-07-31 astro-ph.CO
The effect of baryonic streaming motions on the formation of the first supermassive black holes
对红移z > 6的类星体的观测表明，当宇宙年龄小于0.9 Gyr时，10^9 Msol的超大质量黑洞（SMBH）已经形成。对于这些SMBH的起源，有一种假设是它们是从第一代大质量恒星的残余物中生长出来的，这些恒星在z > 20时形成于低质量（~ 10^5到10^6 Msol）的暗物质微晕中。在这个区域，重子流运动--早期宇宙中重子相对于暗物质的相对速度--通过抑制气体的流入和冷却，最强烈地抑制了恒星的形成。我们调查的第一SMBHs使用一套高保真，椭圆形崩溃的Monte Carlo合并树模拟增长的影响。我们发现，抑制种子BH形成的流动运动显着降低了最大质量的BH在z > 15的数密度，但在较低的红移的剩余效应基本上可以忽略不计。流动运动可以使z ~ 10-11处最明亮的类星体的数量密度减少几倍，詹姆斯韦伯太空望远镜可以探测到这些物体。我们的结论是，与轻微的理论警告，重子流运动不太可能构成一个显着的额外障碍，所观察到的高红移类星体SMBHs的形成。它们也不会明显影响宇宙的加热和再电离历史，或者在拟议的引力波探测器感兴趣的质量和红移范围内核黑洞的合并速率。
2013-09-09 astro-ph.CO
The Sudden Death of the Nearest Quasar
星系形成受到星系中心超大质量黑洞能量输出的显著调制，这些黑洞以高效发光的类星体相生长。然而，黑洞进入和离开这些阶段的时间尺度是未知的。我们使用附近星系IC 2497的X射线观测首次测量了单个类星体的关闭时间尺度，IC 2497在不超过7万年前拥有一个发光的类星体，它仍然被视为“Hanny's Voorwerp”中的光回波，但其现今的辐射输出至少低2个数量级，更有可能超过4个数量级。这种极其迅速的关闭为超大质量黑洞的吸积物理学提供了新的见解，并可能标志着吸积盘向辐射效率低下状态的转变。
2010-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Electromagnetic counterparts of supermassive black hole binaries resolved by pulsar timing arrays
脉冲星计时阵列（PTA）有望探测到来自单个低红移（z<1.5）致密超大质量（M>10^9 Msun）黑洞（SMBH）双星的引力波（GW），它们的轨道周期约为100 - 100 μ m。0.1确定这些源的电磁（EM）对应物将提供对GWs的推定直接检测的确认，提供研究紧凑SMBH双星环境的难得机会，并且可以使这些源作为宇宙学的标准警报器使用。在这里，我们考虑这样的EM识别的可行性。我们表明，因为主机星系的解决PTA源预计是非常巨大的和罕见的，它应该是可能的，以找到独特的主机解决源红移z=0.2。在更高的红移，PTA误差盒更大，可能包含多达100个双星系闯入者。然而，候选人的数量仍然是易于处理的后续搜索在即将到来的广泛领域EM调查。我们开发了一个玩具模型来描述动力学和热辐射的几何薄，气体盘吸积到PTA源SMBH二进制。我们的模型预测，在光学和红外频率，源应该出现类似于一个典型的发光的活动星系核（AGN）。然而，由于双星的潮汐力矩疏散了吸积流，与由具有相同总质量的单个SMBH提供动力的活动星系核相比，该源可能具有异常低的软X射线光度和弱的紫外线和宽的光学发射线。对于z=1附近的光源，静止帧UV的衰减应该可以观察到非常红色的光学颜色。这些特性将使PTA源在光学发光活动星系核中脱颖而出，并可以使它们得到独特的识别。
2011-11-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Unseen Progenitors of Luminous High-z Quasars in the R_h=ct Universe
高红移的类星体提供了关于超大质量黑洞质量增长的直接信息，反过来，也提供了关于自第一颗恒星（波普III）开始形成以来宇宙如何演化的重要线索。然而，即使是关于这些物体的种子及其生长机制的基本问题也仍然没有答案。预计eROSITA和ATHENA的发射将有助于观测解决这些问题所需的高红移类星体。本文比较了在协调LCDM模型和Friedmann-Robertson Walker宇宙学中基于吸积的超大质量黑洞的生长.先前的工作表明，后者所预测的时间轴比标准模型更能解释大于10^9 M_sol最高红移类星体的起源和生长。在这里，我们显着推进这一比较，通过确定软X射线通量，将观察到的爱丁顿有限的吸积增长的红移在两个宇宙学的函数。我们的结果表明，在红移z > 6的可探测类星体的数量方面，两者之间出现了明显的差异，这提高了人们的期望，即未来十年将提供所需的观测数据，以根据探测到的高红移类星体祖先的数量来区分这两种模型。例如，虽然即将到来的ATHENA任务预计将检测到~0.16（即，实质上为零）的类星体，在LCDM中应该探测到~160--一个定量上令人信服的差异。
2017-08-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Growing supermassive black holes in the late stages of galaxy mergers are heavily obscured
星系的合并被认为会导致大量的气体流入内部秒差距，这可以激活超大质量黑洞（SMBH）的快速吸积，从而产生活动星系核（AGN）。在这一过程的很大一部分，SMBH预计将被气体和尘埃笼罩。在硬X射线波段，辐射受吸收的影响较小，在不同的合并阶段，研究52个星系核中的红外选择的本地发光和超亮红外星系，我们发现，在合并的最后阶段，SMBHs周围的材料量增加。我们发现，在合并晚期星系中，康普顿厚度（CT，$N_{\rm\,H}\geq 10^{24}\rm\,cm^{-2}$）活动星系核所占的比例（$f_{\rm\,CT}=65^{+12}_{-13}\%$）比局域硬X射线选择活动星系核（$f_{\rm\,CT}=27\pm 4\%$）高，并且当两个合并星系的核处于$D_{12}\simeq0.4-10.8$千秒差距（$f_{\rm\,CT}=77_{-17}^{+13}\%$）的投影距离时，暗度达到最大值。我们还发现，在我们的样本中，所有的晚期合并星系的活动星系核都有$N_{\rm\,H}> 10^{23}\rm\,cm^{-2}$，这意味着遮蔽物质覆盖了X射线源的$95^{+4}_{-8}\%$。这些观测结果表明，在星系合并的后期阶段，物质从星系尺度到几十秒差距内是最有效的漏斗，并且高级合并中的SMBHs的封闭环境相对于孤立星系中的SMBHs更富含气体和尘埃，并且不能用经典的AGN统一模型来解…
2017-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining black hole-galaxy scaling relations from the large-scale clustering of Active Galactic Nuclei and implied mean radiative efficiency
几乎在每一个星系的中心都发现了一个超大质量黑洞。这些黑洞的质量被观测到随着其宿主星系中恒星的总质量或平均（随机）速度而增加。这些相关性的起源仍然难以捉摸。观测系统学和偏差严重限制了我们对超大质量黑洞的局部人口统计学的了解，从而阻碍了这一领域准确的模型比较和进展。在这里，我们表明，当地的活动星系核（AGN），被认为是吸积超大质量黑洞的大尺度空间分布，可以约束的形状和规范化的黑洞，恒星质量的关系，从而绕过分辨率相关的观测偏差。反过来，我们的结果可以对所谓的“辐射效率”设置更严格的约束，这是一个描述超大质量黑洞内部物理的基本参数，与它们的自旋，几何形状和释放能量的能力密切相关。辐射效率的平均值可以通过比较活动星系核的平均总发光输出与现今锁定在星系中心静止超大质量黑洞中的遗迹质量密度来估算。对于目前公认的活动星系核遮蔽分数和热辐射修正值，我们对局部超大质量黑洞质量密度的最新估计支持平均辐射效率约为10-20\%，这表明绝大多数超大质量黑洞都在适度快速地旋转。随着大规模活动星系核调查的上线，我们的新方法将能够对调节超大质量黑洞生长的基本参数进行更严格的限制。
2019-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mass-redshift dependency of Supermassive Black Hole Binaries for the Gravitational Wave Background
本研究结合六套宇宙学模拟与含红移演化的解析模型及贝叶斯推断，预测并约束超大质量黑洞双星引力波背景，分析黑洞–核球质量关系和并合率的质量、红移依赖。
2024-03-12 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 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
The starburst-AGN connection: the role of young stellar populations in fueling supermassive black holes
追踪环核区（CNR）的恒星形成历史是理解恒星暴增与活动星系核联系的关键一步。然而，明亮的核心比整个宿主星系更亮，这阻碍了对I型活动星系核周围CNR的恒星星族的分析。中央环面对星系核的遮蔽为研究活动星系核宿主星系的恒星星族提供了一个独特的机会。我们收集了斯隆数字巡天第四版数据中的10848个红移范围为$0.03\le z\le 0.08$的II型活动星系核样本，并测量了过去1亿年中中心$\sim1-2$ kpc的平均比恒星形成率（SSFR）。我们发现中央黑洞（BH）的爱丁顿比（$λ$）和平均SSFR之间存在紧密的相关性，强烈暗示超新星爆炸（SNexp）在气体向星系中心的运输中发挥了作用。我们概述了一个模型，这种连接占SNexp的CNRs的动态中的作用。在我们的模型中，由SNexp激发的湍流的粘性增强，因此角动量可以有效地传输，驱动流入星系中心。我们的模型解释了观测到的$λ\propto \rm SSFR^{1.5-2.0}$关系，表明活动星系核是由CNRs中的SNexp触发的。
2009-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Submillimeter signatures from growing supermassive black holes before reionization
在红移值为$z\simeq7.5$时，质量达到$M_\bullet\sim10^9M_\odot$的超大质量黑洞的存在表明，它们的种子可能在再电离之前很久就在具有原始化学成分的环境介质中开始生长了。在最近的5亿年里，黑洞从$z\geq10$成长为$z\sim7$，其亮度与$10^{11}\hbox{--}10^{12}L_\odot$相当，累积光谱由热吸积盘的内禀连续谱、星云氢和氦谱线以及宿主晕气体的自由-自由连续谱组成。在这里，我们解决的问题，这样一个普通的频谱是否可以让我们跟踪这些不断增长的SMBH的演变。在我们的计算中，我们假设宿主星系的恒星群质量小于其中心黑洞的质量-所谓的肥胖黑洞星系。在这个模型中，我们表明，对于一个足够高的质量的气体在一个主机星系-不小于一个不断增长的黑洞的质量，在远红外线的累积光谱揭示了一个尖锐的过渡，从准黑体瑞利-金斯光谱的黑洞$\proptoλ^{-2}$到一个平坦的自由星云连续$λ^{0.118}$较长的波长限制。一旦光谱中的这种跃迁被解析，黑洞质量就可以被推断为在跃迁$λ_k$处观测到的波长和相应的光谱光度的组合。可能的可观测性，这种影响的光谱不断增长的高- $z$ SMBHs和确定其质量与即将到来的JWST和计划中的空间项目Spektr-M简要讨论。
2019-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Seeding Supermassive Black Holes with Self-Interacting Dark Matter: A Unified Scenario with Baryons
提出自相互作用暗物质晕在重子加速下经引力热坍缩形成种子黑洞的统一图像，解释了高红移超大质量黑洞的起源与当今星系暗物质分布。
2025-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Matter of Life & Death: The impact of environmental conditions on the origins of stars and supermassive black holes
观测证据表明，一些非常大的超大质量黑洞（SMBH）在大爆炸后不到1 Gyr就已经存在了。解释这些SMBH的“种子”的形成和生长是相当具有挑战性的。我们探讨形成这样的种子在直接崩溃的情况下。使用三维流体动力学模拟，我们研究了湍流和旋转对坍缩原始气体在强紫外辐射背景下的碎裂行为的影响，这使得气体保持热。此外，我们还探索了不同的方式，使坍缩气体能够保持高温，从而限制碎片。使用一个区域模型，我们研究之间的相互作用磁场，湍流，和紫外线辐射背景。来自恒星和黑洞的反馈过程塑造了星际介质（ISM），新一代的发光物体就是从ISM中形成的。为了理解这些物体的性质，例如恒星的初始质量函数，了解反馈调节ISM的化学和物理性质是至关重要的。为了更好地理解高红移星系中气体的化学热态和碎裂行为，我们更新、改进和扩展了一个光解离区域代码。我们的计算代码，PDR-Zz，详细描述。使用此代码，运行模型网格，涵盖相当大的物理属性范围。这使我们能够系统地探索各种反馈效应的整体影响，辐射和化学，在不同的物理制度的气体的化学和热平衡。
2016-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hidden-sector accretion and warped black-string seeds for high-redshift supermassive black holes
Jagiellonian University（雅盖隆大学）
提出通过隐藏扇区吸积形成五维黑洞弦，其与我们的膜相交产生黑洞种子，从而解释高红移超大质量黑洞的起源。
2026-06-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Accretion onto supermassive and intermediate mass black holes in cosmological simulations
针对宇宙学模拟中黑洞吸积建模的动态范围和理论不确定性问题，提出简单灵活的参数化方法，结合贝叶斯正向建模，更新吸积处方并添加未解析吸积盘模型，揭示不同质量黑洞吸积差异及合并特征。
2025-08-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cospatial Star Formation and Supermassive Black Hole Growth in $z \sim 3$ Galaxies: Evidence for In-situ Co-evolution
本文给出了$z \sim 3$上三个活动星系核（AGN）中超大质量黑洞（SMBH）生长点相对于其宿主中强烈恒星形成区的亚kpc定位。这些活动星系核选自Karl G. Jansky甚大阵（VLA）和Atacama大型毫米/亚毫米阵（ALMA）在HUDF和COSMOS的观测，厘米射电辐射追踪恒星形成和活动星系核，尘埃的亚/毫米辐射追踪几乎纯恒星形成。我们需要无线电发射$\geqslant5\times$比与亚/毫米恒星形成相关的水平更明亮，以确保无线电发射是活动星系核主导的，从而允许活动星系核和恒星形成独立的本地化。在这三个星系中，活动星系核都位于富含气体、高度模糊、强烈的核恒星形成的致密区域内，$R_e = 0.4-1.1$为kpc，平均恒星形成速率为$\simeq100-1200$ $M_\odot$ yr $^{-1}$。如果当前的恒星形成事件在其宿主$\simeq 0.2$ Gyr的恒星质量加倍时间内以这样的速率持续下去，那么新形成的恒星质量将在中心kpc区域内达到$10^{11}$ $M_\odot$的量级，同时与SMBH的显著增长同步。这是一致的图片，在现场银河隆起和SMBH的形成。这项工作证明了VLA和ALMA观测的独特互补性，可以明确地将活动星系核和恒星形成的位置精确到$\simeq30$ mas，对应于$z = 3$的$\simeq 230$ pc。
2018-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
WISDOM Project -- XIII. Feeding molecular gas to the supermassive black hole in the starburst AGN-host galaxy Fairall 49
暗天体质量的毫米波干涉测量（WISDOM）正在通过分子气体动力学探测哈勃序列中星系中的超大质量黑洞。我们提出了第一个WISDOM研究的亮红外星系与活动星系核（AGN）：费尔奥尔49。我们使用新的ALMA观测CO（2-1）线的空间分辨率约为80 pc的辅助HST成像。结果表明：（1）CO的运动学可以很好地描述为一个规则旋转的径向流入的气体盘，说明活动星系核和星暴活动对冷气体的反馈都很弱;（2）动态推断的SMBH质量为1.6 +/- 0.4（rnd）+/- 0.8（sys）x 10^8 Msun，假设我们已经精确地减去了活动星系核和星暴光的贡献，它们的光度约为10^9 Lsun;（3）SMBH质量与SMBH-恒星质量关系一致，但比以前根据X射线变化估计的高出约50倍;（4）分子气体质量比采用银河系CO-H_2转换因子（X_CO）计算的结果小30倍，表明X_CO值较低;（5）分子气体流入速率随半径增加而稳定增加，可能高达5 Msun/yr。这项工作突出了使用高分辨率CO数据估计，除了SMBH质量，X_CO因子和气体流入率在附近的星系的潜力。
2022-09-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A Unified Dark-Matter--Driven Relativistic Bondi Route to Black-Hole Growth from Stellar to Supermassive Scales
Tamkang University（淡江大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；National Taiwan Normal University（台湾师范大学）
该研究提出了一种基于自相互作用暗物质（SIDM）的超埃德蒙顿吸积机制，通过近相对论声速的临界状态，使暗物质吸积率仅依赖于SIDM的质量，从而在宇宙早期将原始黑洞种子增长为超大质量黑洞。
2026-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
