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
The dark matter halo density profile, spiral arm morphology and black hole mass of M33
本文研究了M33的暗物质晕密度分布。我们发现M33的HI旋转曲线可以用NFW的暗物质晕密度剖面模型来描述，晕浓度为cvir = 4.0 \pm 1.0，维里质量为Mvir =（2.2 \pm 0.1）\times 10^11 Msun。我们继续使用M33的NFW浓度（cvir），以及其他星系的数值（如文献中所发现的），以表明cvir与旋臂俯仰角和超大质量黑洞质量相关。
2011-03-16 astro-ph.CO
Evidence of Supermassive Black Holes in Narrow Emission Line Galaxies
用229618个窄发射线星系的样本建立了两种新的关于核中心存在超大质量黑洞的明确证据：1）Seyfert 2星系和LINER星系的电离流光度与连续光谱光度之间遵循相同的特征幂律关系; 2）两者都在其中心显示出最高的质量浓度，与星系的形态无关，与较高的结合能一致。半峰宽与质量浓度有关，说明活动星系核中气体的动能具有引力来源。在标准的吸积模型中，过渡型天体、Seyfert 2星系和LINER代表活动星系核形成不同质量尺度的超大质量黑洞，或者它们可以通过一个演化过程联系起来，LINER代表这一演化的最终产物。
2012-08-10 astro-ph.CO
Growth of Early Supermassive Black Holes and the High-Redshift Eddington Ratio Distribution
利用一个新的大尺度（~ 0.75 Gpc）^[3]流体动力学宇宙学模拟，我们研究了早期宇宙（z > 4.75）中超大质量黑洞的增长率。值得注意的是，我们发现典型的爱丁顿比在黑洞质量为4-8 * 10^7太阳质量时有一个明显的峰值（通常在7 * 10^11 ~ 10^12太阳质量的晕中发现），与红移无关，表明大部分黑洞的生长发生在冷流主导的区域。黑洞的生长基本上受气体密度演化的控制。在给定的质量标度下，典型的爱丁顿比简单地表示为宇宙学密度（1+z）^[3]，峰值是由质量更大的宿主中可获得的气体密度增加与活动星系核强反馈导致的气体密度降低之间的竞争引起的，活动星系核强反馈使黑洞失去了足够的气体来为高质量端的进一步快速增长提供燃料。除了平均爱丁顿比的演变，我们表明，爱丁顿比之间的质量选择和亮度选择的样品的分布近似对数正态分布。我们将这些发现结合成一个单一的对数正态拟合公式的爱丁顿比的分布作为（M_BH，z）的函数。该公式可用于演化黑洞种群的解析和半解析模型，预测观测到的类星体的黑洞质量，结合观测到的爱丁顿比分布，可用于约束黑洞质量函数。
2012-01-25 astro-ph.CO
The self-regulated AGN feedback loop: the role of chaotic cold accretion
超大质量黑洞的吸积和反馈在星系、星系团和星系团的演化过程中起着重要的作用。我回顾活动星系核的反馈是如何紧密耦合的多相气体的形成和新探测的混沌冷吸积（CCA）。在湍流和加热的大气中，冷云和kpc尺度的细丝通过热不稳定性从等离子体中凝结出来，并朝着黑洞下雨。在原子核中，冷云、暗条和中央环面之间经常发生的混沌碰撞促进了角动量的抵消或混合，使吸积速率达到邦迪速率的100倍。快速的变化触发了强大的活动星系核外流，这熄灭了冷却流和恒星的形成，而不会破坏冷核心。活动星系核的加热抑制了多相气体和吸积的形成，反馈减弱，热晕再次冷却，重新开始新的循环。最终，CCA通过紧密的自我调节反馈在黑洞和整个宿主之间建立了一种共生联系，使气体晕在整个宇宙时间内保持全球热平衡。
2015-11-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on the Nature of CID-42: Recoil Kick or Supermassive Black Hole Pair?
星系CXOC J100043.1+020637，也被称为CID-42，是一个非常不寻常的物体。这是一个明显的星系合并残留物，它既显示出千秒差距尺度的螺旋形活动星系核（活动星系核）对的特征，也显示出反冲速度大于1300 km/s的反冲活动星系核的特征。在反冲活动星系核候选者中，CID-42单独具有空间偏移（在光学和X射线波段）和光谱偏移。为了限制这两种情况的相对可能性，我们开发的模型，使用流体动力学星系合并模拟加上辐射转移计算。我们的富含气体的主要合并模型通常与星系形态以及推断的恒星质量和恒星形成率相匹配。我们证明了CID-42中反冲的超大质量黑洞（SMBH）在观测时应该是活动星系核。然而，为了使反冲活动星系核产生窄谱线辐射，必须在反冲后不久观测到它，此时它仍然存在于稠密的气体区，这意味着反冲的总速度很大（v_k > 2000 km·s^-1）。对于双活动星系核的情况下，一个不寻常的大宽线偏移是必需的，和观测到的形态最好的匹配需要一个星系，是比CID-42亮度低。此外，两个光学核中的一个没有X射线发射并不容易归因于本质上静止的SMBH或康普顿厚的银河系环境。虽然目前的数据不允许反冲或CID-42的双重活动星系核的情况被排除在外，我们的模型突出了最相关的参数，以区分这些可能性与未来的观测。特别是，高质量的，空间分辨光谱，可以精确定位的宽和窄线功能的起源将是至关重要的，以确定这种独特的来…
2012-10-02 astro-ph.CO
On the origin of radio-loudness in AGNs and its relationship with the properties of the central supermassive black hole
研究了中心超大质量黑洞的质量与活动星系核射电响度之间的关系。我们使用最新的校准来推导射电大类星体样本的维里黑洞质量，文献中对这些样本的质量估计相对较小（M_BH <10^8 M_sun）。我们考虑了辐射压对BLR的影响，它降低了宽线云所经历的有效引力势，并影响了明亮类星体的质量估计。我们发现，在SDSS观测到的附近低光度活动星系核、类星体和活动星系核的明确样本中，射电强（RL）活动星系核总是拥有超过~10^8 M太阳的SMBH。另一方面，无线电宁静（RQ）活动星系核与更大范围的黑洞质量有关。即使不对黑洞质量的估计值进行辐射压效应的修正，总体结果仍然成立。我们提出了一个猜想，根据这些结果，其目的是解释的起源射电响度的两个基本参数：自旋的黑洞和黑洞质量。我们推测，为了产生RL活动星系核，必须同时满足以下两个条件：1）黑洞的质量M_BH必须大于~10^8 M_sun; 2）黑洞的自旋必须很大，才能满足理论要求。考虑到最新的观测结果，我们设想的情况下，合并历史的宿主星系起着根本性的作用，在会计的AGN和星系形态，这在我们的图片是严格相连的属性。RL源可能只能通过涉及大质量BH的主要干合并获得，这将产生核心形态和所需的显著黑洞自旋。
2011-05-24 astro-ph.CO
Supermassive black holes, pseudobulges, and the narrow-line Seyfert 1 galaxies
我们提出了HST/ACS观测的10个星系的主机窄线塞弗特1（NLS 1）的核，认为包含相对较小的质量黑洞吸积在高爱丁顿比。我们将每个ACS图像反卷积为核点源（AGN），凸起和磁盘，并将凸起与Sersic配置文件和磁盘与指数配置文件相匹配。我们发现，至少有五个星系可以被归类为具有pseudobulges。所有十个星系都低于\mbh -L $_{bulge}$关系，证实了早期的结果。它们的轨迹与伪隆起所占据的轨迹相似。这使我们得出结论，在NLS 1 s的BH的增长是由长期的过程，而不是合并驱动。活动星系在赝核球中的演化指向了黑洞的另一种演化轨迹--星系共同演化。由于内在的散射在黑洞质量-膨胀属性标度关系的组合因素，如星系的形态，方向，和红移的演变，应用标度关系来确定BH质量可能不会像希望的那样简单。
2012-06-01 astro-ph.CO
Supermassive black holes do not correlate with galaxy disks or pseudobulges
已知超大质量黑洞的质量与其宿主星系的凸起部分的性质相关。相比之下，它们似乎与星系盘无关。晶体生长的假凸起在性质上介于凸起和盘之间。目前尚不清楚它们是否与黑洞以与凸起相同的方式相关，因为对伪凸起进行分类的数量太少，无法提供明确的结果。这关系到星系的哪些部分与黑洞共同进化的结论，可能是由黑洞的能量反馈调节的。在这里，我们报告的星系与动态检测到的黑洞的pseudobull分类，并结合它们与最近的测量速度分散在最大的无凸星系。这些数据证实了黑洞与盘没有关联，并且表明它们与伪凸起几乎没有关联或根本没有关联。我们认为有两种不同的黑洞进食模式。当合并驱动气体进入时，膨胀中的黑洞会迅速增长到高质量，从而产生类星体事件。相比之下，在无球星系和有伪球星系中的小黑洞则是以低能级的塞弗特星系的形式生长。前者的生长是由全局过程驱动的，因此最大的黑洞与凸起共同演化，但后者的生长是局部和随机驱动的，它们不与盘和伪凸起共同演化。
2011-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Small Scatter in BH-Host Correlations & The Case for Self-Regulated BH Growth
超大质量黑洞（BH）的质量与其宿主星系的性质（如恒星总质量、速度色散和势阱深度）之间遵循严格的标度关系。这导致了BH生长的自我调节模型的发展，其中来自中央BH的反馈在达到临界阈值时停止其自身的生长。然而，也有人提出了反馈不起作用的模型：只要有固定比例的宿主气体供应被吸积，就可以重现所观察到的关系。在这里，我们认为，分散在所观察到的BH主机的相关性，其运行规模，提出了一个苛刻的约束这些相关性的任何模型，它有利于自我调节模型BH增长。我们发现，在观测到的椭圆和椭球体中，在半径R内的恒星质量分数的散射在小R处强烈增加。在固定的恒星总质量（或主机速度色散）下，在BH影响半径附近的非常小的尺度上，必须进入并形成恒星的气体量存在数量级的散射。简而言之，BH似乎比小尺度上的恒星和气体供应更了解大尺度上的全球宿主星系潜力。这是在自我调节模型中预测的;然而，没有反馈的模型通常会预测BH-宿主相关性的数量级分散。同样，模型中的BH反馈在“明亮”模式不调节BH本身的增长，但设置恒星质量的星系诱导恒星形成或吹出的气体质量远远大于星系恒星质量，是很难调和的散射在小尺度上。
2009-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
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
Gas infall into atomic cooling haloes: on the formation of protogalactic disks and supermassive black holes at z > 10
利用RAMSES程序对z=10、质量为5E 7 Msun <~M<~ 2 E9 Msun的原子冷却晕进行了宇宙水模拟。我们假设原始气体和H2冷却和先前的恒星形成已经被抑制。我们分析了19晕（气体和DM）的分辨率为10（适当）pc，从总体积的~ 2 E3（共动）Mpc 3。这是最大的统计水模拟。到目前为止，在z>10的ACH研究。我们检查这些晕的形态，角动量（AM），热力学和湍流，以评估磁盘和超大质量黑洞（SMBHs）的流行。我们发现，无论是幅度或方向的AM的气体和它的父母DM晕之间没有相关性。只有3个晕形成旋转支撑的核心。两个最大的晕形成了巨大的、紧凑的、过密的斑点。这些斑点的吸积速率约为0.5 Msun/yr（距离为100 pc），可能是SMBH形成的地点。我们的研究结果表明，旋转支持的程度和晕中气体的命运是由其大规模的环境和合并的历史。特别是，形成斑点的两个晕位于宇宙网的结处，很早就冷却了，并经历了多次合并。在这些晕中的气体是强烈的，高度湍流的，马赫数为N。>~ 5.相比之下，形成旋转支撑核心的晕相对更加孤立，位于沿灯丝的中途，最近冷却，并经历了较少的合并。因此，在这些晕中的气体是不太明亮和不太湍流的（马赫数<~ 4），并且可以保留其大部分AM。其余14个晕具有中间性质。如果在更大的晕样本和额外的物理验证，我们的结果将有影响的最高红移星系和类星体的观测与JWST。
2013-01-23 astro-ph.CO
Black hole wind speeds and the M-sigma relation
本文导出了星系球中超大质量黑洞质量与恒星速度色散之间的M_bh-σ关系，它是由自调节的能量守恒反馈引起的.该关系式为M_bh v_w \propto σ ^[5]，其中v_w是由黑洞驱动的风的速度。我们采取了一个样本的静态早期类型的星系和凸起的测量黑洞质量和速度分散，并使用我们的模型来推断风速，他们会在一个活跃的阶段。这种方法实际上将观测到的M_bh-sigma关系中的分散转化为v_w的分布。我们得到的黑洞风速分布与在活动星系核中观测到的外流速度分布有一些显著的相似之处，包括一个可比较的中值v_w = 0.035 c。
2013-06-18 astro-ph.CO
Not all peaks are created equal: the early growth of Supermassive Black Holes
本文利用约束高斯实现技术，在宇宙学流体动力学模拟中研究了超大质量黑洞（SMBHs）的早期生长，探讨了其与大尺度（~1 Mpc/h）初始密度峰值特征的关系.我们对体积（20兆秒差距/小时）的约束模拟^[3]成功地重建了大尺度结构，以及在蓝潮模拟中发现的z~7处的10^9兆兆太阳SMBH的宿主的黑洞生长过程。我们在初始条件约束下，通过在R_G = 1 Mpc/h的尺度上施加一个5 σ_0（R_G）峰，改变不同的峰特征，如峰的形状和紧密度以及峰周围的潮汐场，进行了一系列模拟。我们发现，初始密度峰值与高的紧凑性和低的潮汐场诱导最快的BH增长在早期的时代。这是因为致密的密度峰值和更球形的大尺度物质分布导致在晕中心形成高密度气体团，从而促进早期BH吸积。此外，这种最初紧凑的密度峰值在低潮场区域也导致一个更紧凑的BH宿主星系的形态。这可以解释观测中看到的BH增长和宿主星系致密性之间的紧密相关性。
2021-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
A candidate supermassive binary black hole system in the brightest cluster galaxy of RBS 797
位于冷核星系团RBS 797（z = 0.35）中心的射电源在不同的VLA尺度下观察到其射电源和瓣的不对准，最里面的kpc尺度喷流几乎与填充X射线腔的数十kpc的射电源垂直。Gitti等人认为，这种奇特的射电形态可能表明中央射电源的周期性活动，由于超大质量双星黑洞（SMBBH）的影响，喷流方向在不同的爆发之间发生变化。我们的目标是揭示RBS 797中最亮的星系团（BCG）的核射电性质，并调查其中心是否存在SMBBH系统。我们利用欧洲VLBI网络（EVN）在5 GHz进行了新的高分辨率观测，其角分辨率达到了9 × 5 mas ^2，灵敏度达到了36微焦/束。我们报告的EVN检测的两个紧凑的组成部分，在BCG的RBS 797，预计分离的~77 pc。我们可以设想两种可能的情况：这两个成分是密近双星系统中的两个不同的原子核，或者它们是喷流的核心和结。这两种解释都与SMBBH的存在一致。我们对VLA档案数据的重新分析似乎有利于第一种情况，因为我们检测到两对无线电喷流在相同的kpc尺度上偏离了约90度，从中央无线电核心发出。如果这两个爆发几乎是同时发生的，这是两个活跃SMBH存在的明确证据，其放射性核在VLA分辨率下无法分辨。我们在RBS 797的BCG中的EVN观测所检测到的双源的性质只能通过未来的敏感的多频VLBI观测来确定。如果得到证实，RBS 797将是第一个在VLBI分辨率下观测到…
2013-08-27 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 Coevolution of Supermassive Black Holes and Massive Galaxies at High Redshift
我们利用最近的，广泛的远红外（FIR）选择的星系的X射线跟踪和X射线/光学选择的活动星系核（AGN）的后续行动中的FIR波段，随着经典的数据对AGN和恒星光度函数在高红移z>1.5，探测不同阶段的超大质量黑洞（BH）和宿主星系的共同演化。分析结果表明：（1）宿主星系中的恒星形成在一个尘埃覆盖的介质中以几乎恒定的速率在0.5- 1Gyr的时间尺度内进行，然后由于类星体反馈而突然下降;在相同的时间尺度上，（ii）部分星际介质失去角动量，以与恒星形成成比例的速度到达核周区域，并暂时储存在一个巨大的储存库/原环面中，从中可以迅速吸积;（iii）BH通过吸积在一个自我调节的区域中生长，其辐射功率可以稍微超过爱丁顿极限L/L_Edd< 4，特别是在最高的红移处;（iv）对于大质量黑洞，随之而来的能量反馈在其最大值时超过恒星的能量反馈，并带走星际气体，从而停止恒星形成和燃料库;（v）其后，如后者已保留足够的气体，一个阶段的供应有限的吸积遵循指数下降的时间尺度约为2 e-折叠倍。我们表明，比FIR光度的主机星系的活动星系核的热光度映射的各个阶段的上述序列。最后，我们讨论了如何详细的属性和具体的演变的水库可以通过协调，高分辨率的观测恒星形成，强透镜星系在（分）毫米波段与ALMA和X射线波段与钱德拉和下一代X射线仪器。
2014-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detectability of Supermassive Dark Stars with the Roman Space Telescope
本研究探究Roman空间望远镜对红移10-20处超大质量暗星的探测能力，分析了不同形成机制暗星与早期星系的区分方法，提出结合JWST光谱观测可确认暗星，为新型恒星及高红移超大质量黑洞前身提供观测路径。
2024-04-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Little Red Dots: The Assembly of Early Supermassive Black Holes in the JWST Era
Department of Physics, Purdue University Fort Wayne（普渡大学韦恩堡分校物理系）
本文综述了JWST时代早期超大质量黑洞的组装问题，通过观测证据探讨小红点的性质及其对高红移天体形成的影响。
2025-12-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Multiple supermassive black hole systems: SKA's future leading role
星系和超大质量黑洞（SMBH）被认为是通过一个层次合并和吸积的过程演化的。通过这种范式，多个SMBH系统预计在宇宙中相对常见。然而，到目前为止，对多个SMBH系统的观测约束很差，其分离度相当于SMBH引力影响范围（<< 1 kpc）。在这一章中，我们将讨论如何深连续观测与SKA将作出领先的贡献，了解多个黑洞系统如何影响星系演化。此外，这些观测将提供约束和理解的随机引力波背景检测脉冲星定时阵列灵敏度带（毫微赫兹-微赫兹）。我们还讨论了如何为指向引力波实验（无法解决VLBI）的目标可能会被发现使用大规模的无线电射流形态，这可以调制的存在下，一个近对二进制SMBH系统。高角分辨率的直接成像、低表面亮度的无线电喷流示踪器和脉冲星定时阵列的组合将使SKA能够从星系维里半径的分离跟踪黑洞双星演化到亚秒差距的水平。这种大动态范围的二进制SMBH分离将确保SKA在这一观测前沿发挥主导作用。
2015-01-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Supermassive black hole ancestors
我们研究了一个模型，在这个模型中，超大质量黑洞（SMBH）可以通过重种子上的气体吸积以及重（m_s^h=10^5 Msol）和轻（m_s^l = 10^2 Msol）种子的合并的联合作用而生长。前者是气体在T_s^h > 1.5 × 10^4K、无H_2的晕中直接坍缩的结果;后者是标准的H_2基恒星形成过程的终产物。通过将晕暴露在由吸积黑洞和恒星产生的强（J_21 > 10^3）莱曼-维尔纳紫外背景下，从而建立了一个自我调节的生长机制，从而获得了无H_2条件。我们发现，在类星体诞生的高度偏置区域中，在z接近18时已经满足了这个条件。允许在z=6-7时形成SMBH的关键参数是可以形成重种子的晕的分数：最低要求是f_heavy>0.001;当f_heavy接近1时，可以获得高达2 × 10^10 Msol的SMBH。独立的f_heavy，该模型产生了一个高Z恒星的膨胀黑洞质量的关系，这是陡峭的比本地的，这意味着SMBHs形成之前，他们的膨胀到位。在类星体形成的环境中，莱曼-沃纳辐射反馈允许形成重种子，这对于在其演化的早期阶段（即z>7）通过合并事件实现SMBH的快速增长至关重要。紫外光子的产生主要是由星系中的恒星主导的，即黑洞吸积辐射是次主导的。有趣的是，我们发现在z=6时，类星体中轻BH和SMBH的最终质量大致相等;同时只有19%的初始重子含量转化为恒星。在z > 7.2的所有时期，…
2012-02-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Possible Evolution of Supermassive Black Holes from FRI quasars
我们探讨的问题，快速建设的黑洞质量在早期宇宙采用不断增长的黑洞质量为基础的测定，在最近的理论工作中预测的黑洞吸积和喷流的形成。尽管简化，甚至是人为的假设吸积和合并，我们确定了一个有趣的低概率通道的增长10亿太阳质量的黑洞在数亿年的大爆炸没有呼吁超级爱丁顿吸积。这一结果是更加引人注目的承认这个通道和最终产品之间的连接，涉及活跃的星系与FRI无线电形态，但较弱的喷气功率在轻度次爱丁顿吸积制度。虽然FRI类星体已经被证明占据了一个小区域的可用参数空间的黑洞反馈的范例，我们进一步表明，观测缺乏FRI类星体也与他们的连接到最大的黑洞增长由于这两个FRI高红移和相对薄弱。我们的研究结果也使我们能够在高红移下构造活动星系核的光度函数，这与最近的研究结果一致。简而言之，我们在活动星系核的一个特定家族的无法解释的缺乏和超大质量黑洞的快速增长之间建立了联系，这是活动星系核物理学的两个迄今为止似乎无关的方面。
2016-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Galaxy Zoo: The fundamentally different co-evolution of supermassive black holes and their early- and late-type host galaxies
我们使用斯隆数字巡天的数据和星系动物园项目的形态视觉分类来研究附近宇宙（z < 0.05）中的黑洞生长，并通过颜色，恒星质量和形态来分解AGN宿主星系群。我们发现早型星系和晚型星系在亮度L_O Ⅲ> 1 E40 erg/s时的黑洞生长是完全不同的。活动星系核宿主星系作为一个群体有着广泛的恒星质量范围（1 E10 - 1 E11 Msun），位于色质图的绿色山谷中，它们的中心黑洞的质量中值约为1E6.5 Msun。然而，通过比较早期和晚期活动星系核的宿主星系与它们的非活动星系核，我们发现了几个关键的区别：在早期类型的星系中，优先生长的是质量最小的黑洞，而晚期类型的星系，优先生长的是质量最大的黑洞。早期型星系活动星系核的占空比在恒星质量的红色序列的低质量端（1 E10 Msun）下方的绿色山谷中强烈达到峰值，那里有稳定的蓝色云祖细胞供应。另一方面，晚期型星系中活动星系核的占空比在大质量（1 E11 Msun）的绿色和红色晚期型星系中达到峰值，这些星系通常没有相应的类似质量的蓝色云。在高爱丁顿比（L/L_Edd > 0.1）时，只有低质量的绿谷早型星系才具有相当大的活动星系核。最后，银河系可能位于色质图上的“甜蜜点”，在那里晚期星系的活动星系核占空比最高。我们讨论了这些结果对我们理解活动星系核在星系演化中的作用的意义
2010-01-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Scaling Relations Between Low-mass Black Holes and Their Host Galaxies
已经确定的是，邻近椭圆星系中的超大质量黑洞与其宿主球状体的运动学性质（$\mbhsigma$相关性）和恒星质量（$\mbhhost$相关性）密切相关。然而，目前尚不清楚低质量端的关系是什么，以及它们如何演变。在这里，我们使用天鹰座模拟来研究低质量系统（$\MBH \sim \rm{10^{6}- 10^{8}}\, \Msun$）中的这些关系，天鹰座模拟是一种高分辨率的宇宙流体动力学模拟，它跟踪银河系大小的星系及其子结构中恒星和黑洞的形成和演化。我们发现了一些有趣的结果的起源和演化的标度关系在这些系统中：（1）有一个强的红移演化的$\mbhsigma$关系，但一个弱得多的$\mbhhost$关系;（2）有一个密切的联系之间的$\mbhsigma$关系和系统的动力学状态-的星系落在所观察到的相关似乎已经达到维里平衡。(3)在星系中，恒星的形成和黑洞的生长是自我调节的--在一个很宽的红移范围内，黑洞吸积速率和恒星形成速率之间的比率几乎保持不变，即$z = 0-6$。这些结果表明，观测到的相关性有不同的起源：$\mbhsigma$关系可能是维里平衡的结果，而$\mbhhost$关系可能是星系中自我调节的恒星形成和黑洞生长的结果。
2012-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Linking Macro, Meso, and Micro Scales in Multiphase AGN Feeding and Feedback
超大质量黑洞（SMBH）的馈送和反馈过程通常被认为是不相交的，并且在不同尺度上被独立地研究，无论是在观测还是模拟中。我们鼓励采用和统一三个物理驱动的尺度喂养和反馈（微观-中观-宏观~ mpc - kpc - Mpc），将它们连接在一个紧密的多相自我调节回路。我们指出了与这一全球SMBH统一问题相关的关键开放问题，同时主张将大规模晕（如混沌冷吸积）中观察到的新机制扩展到低质量系统。为了解决这些挑战，我们提供了一套建议，促进多尺度，多波长和跨学科的社区。
2020-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
How feedback shapes galaxies: an analytic model
我们介绍了一个简单的分析模型的星系形成，链接的暗物质晕在宇宙学背景下的恒星质量的建立在他们的增长。该模型旨在确定在宇宙时间内驱动星系-晕共同进化的物理过程。该模型限制了重子天体物理学的作用，以确定星系和它们的晕之间的关系。使用这种方法，星系的性质可以直接从其宿主暗物质晕的生长来预测。我们探讨模型中，有效的恒星形成效率内晕是一个函数的质量（或维里温度）和独立的时间。尽管它的简单性，该模型再现自洽的形状和演化的宇宙恒星形成率密度，特定的恒星形成率的星系，和星系的恒星质量函数，无论是在目前的时间和高红移。通过系统地改变模型中的有效恒星形成效率，我们探索了星系恒星质量函数特征形状的出现。在低红移观测到的双Schechter函数的起源自然地解释了两个效率制度的恒星晕质量的关系，即恒星反馈调节阶段，和超大质量黑洞调节阶段。通过提供一组解析微分方程，该模型可以很容易地扩展和反演，使天体物理学和宇宙学的作用和影响得以探索和理解。
2019-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supermassive Black Hole Winds in X-rays -- SUBWAYS. I. Ultra-fast outflows in QSOs beyond the local Universe
本文对中等红移（$0.1 \lesssim z \lesssim 0.4$）的$22$发光（$2\times10^{45}\lesssim L_{\rm bol}\rm /erg\,s^{-1} \lesssim 2\times10^{46}$）活动星系核（AGN）进行了新的X射线光谱研究，该活动星系核是由类星体（QSO）和1，1型活动星系核组成的x射线AYS（SUBWAYS）样品中的超大质量黑洞风的一部分.其中，在2019- 2020年期间使用\textit{XMM-Newton}观察到17个目标，其余5个来自先前的观察。这一大型活动（$1.45\,\rm Ms$持续时间）的目的是研究活动星系核中超大质量黑洞驱动的X射线中风的各种表现。在本文中，我们专注于搜索和表征的超快外流（UFO），这是典型的通过蓝移吸收槽在Fe\，K波段（$E>7\,\rm keV$）检测。通过遵循Monte Carlo程序，我们确认检测到对应于高度电离铁的吸收线（例如，Fe\，\textsc{xxv} \，H $α$，Fe\，\textsc{xxvi} \，Ly $α$）在$\gtrsim95\%$置信水平下（对于每个单独的线）在7/22个来源中。样本中此类吸收特征的全局组合概率为$>99.9\%$。SUBWAYS活动比以前使用\xmm和\suzaku观测获得的Seyferts的本地研究更高的光度和红移。…
2022-12-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Tale of J1328+2752: a misaligned double-double radio galaxy hosted by a binary black-hole?
利用新的低频GMRT观测资料和SDSS数据对双射电星系J1328 + 2752进行了射电和光学研究。无线电数据被用来调查的形态，并进行频谱指数分析。在这个源中，我们发现内部的双重从外部漫射结构的轴偏移$\sim$ 30 $^\circ$。SDSS谱表明，中心分量具有不同发射强度的双峰线型。两个分量的平均速度偏移为235 $\pm$ 10.5 km s $^{-1}$。不一致的射电形态以及双峰发射线表明，这个源是一个潜在的候选双超大质量黑洞。这项研究进一步支持合并作为一个可能的解释重复喷流活动的无线电源。
2016-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The X-ray Halo Scaling Relations of Supermassive Black Holes
通过反演85个不同星系团尺度的X射线等离子体性质（温度、光度、密度、压力、质量），对热晕和超大质量黑洞（SMBH）的直接质量之间进行了全面的贝叶斯相关分析。我们发现新的关键缩放，与紧密的关系是$M_\bullet-T_{\rm x}$，其次是$M_\bullet-L_{\rm x}$。与光学对应物（如$M_\bullet-σ_{\rm e}$）相比，所有X射线晕标度的更紧密的散射（低至0.2 dex）和更强的相关系数表明，等离子体晕在追踪和生长SMBH（特别是那些超大质量的SMBH）方面比恒星发挥更重要的作用。此外，$M_\bullet$与气体质量的相关性比暗物质质量更好。我们的环境，形态和遗迹星系/日冕，以及主要偏离维里化/自相似性通过光学/X射线基本平面的重要作用。我们测试了SMBH生长的三个主要通道：热/类邦迪模型与X射线晕的反相关不一致，并且馈电太低;宇宙学模拟发现SMBH合并在大多数宇宙时间内是次主导的，并且太罕见而不能引起中心极限定理效应;这些尺度与混沌冷吸积（CCA）一致，从湍流的X射线光晕中凝聚出来的物质雨，维持着一个长期的自我调节反馈回路。新的相关性是星系、星系群和星系团中SMBH馈送/反馈模型的主要观测约束（例如，测试宇宙学流体动力学模拟），并使SMBH的研究不仅通过X射线，而且还通过Sunyaev-Zel'dovich效应（康普顿参数），透镜（总质量）和宇宙学…
2019-10-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
JWST Reveals a Candidate Supermassive Black Hole Binary at z=4.3 in the Brightest Sub-millimeter Galaxy in COSMOS-Web
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；NASA-Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
本研究利用JWST光谱数据，在COSMOS-Web最亮亚毫米波星系AzTEC-1中发现z=4.3的候选超大质量黑洞双星，若证实将成为研究低频引力波的优质实验室。
2026-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching for Folded Primordial Non-Gaussianity with Galaxy Surveys
Stanford University（斯坦福大学）；Leinweber Institute for Theoretical Physics at Stanford（斯坦福大学莱因韦伯理论物理研究所）
研究利用星系巡天搜索折叠原初非高斯性，考虑三种相关暴胀模型，开发数值管道计算其对星系功率谱多极矩和双谱单极矩的贡献，通过费舍尔预测表明星系双谱对折叠PNG约束能力强，其可探测性取决于折叠增强特性，数值管道具通用性。
2026-07-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Redshift Evolution of the $M_\bullet-M_\star$ Relation for JWST's Supermassive Black Holes at $z > 4$
本文提出模型解释JWST发现的高红移超大质量黑洞系统，认为黑洞质量是恒星形成淬灭的主驱动因素，并推导出M_\bullet-M_\star关系随红移按(1+z)^{5/2}演化，与JWST观测数据高度吻合。
2024-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic angular momentum in the IllustrisTNG simulation -- I. Connection to morphology, halo spin, and black hole mass
我们使用TNG 100模拟的IllustrisTNG项目，以调查恒星比角动量（$j_{\ast}$）的$\sim$ 12,000中央星系在$z=0$在一个完整的宇宙学背景下，与恒星质量（$M_{\ast}$）范围从$10^{9}$到$10^{12} \, {\rm M}_{\odot}$。我们发现，$j_{\ast}$ - $M_{\ast}$关系的早期型和晚期型星系在IllustrisTNG是在良好的整体协议与观测，这些星系类型通常“保留”$\sim$ 10-20和$\sim$ 50- 60%的宿主晕的特定角动量，分别与一些依赖于用于测量星系形态的方法。我们目前的模拟星系的运动学以及视觉形态测量的结果。接下来，我们探讨了$j_{\ast}$ - $M_{\ast}$关系中的散射与暗物质晕的自旋和银河系中心超大质量黑洞（BH）的质量的关系。我们发现，星系居住在更快的旋转晕，以及那些托管质量较小的黑洞，往往有一个较高的特定角动量。我们还发现，在固定的星系或晕质量，晕自旋和BH质量是相互关联的，可能是由于更有效的气体流向星系中心在缓慢旋转的系统。最后，我们表明，晕旋转起着重要的作用，在确定星系的大小-更大的光盘形成在中心的快速旋转的晕-虽然趋势打破了大规模的星系与$M_{\ast} \gtrsim 10^{11} \, {\rm M}_{\odot}$，大致的质量尺度，星系的恒星质量成…
2022-04-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dynamical evidence for a morphology-dependent relation between the stellar and halo masses of galaxies
本文从早型星系的近红外光度（对于$M_\star$）和球状星团系统的位置-速度分布（对于$M_{\rm h}$）出发，导出了早型星系的恒星-晕质量关系（SHMR），即$f_\star\propto M_\star/M_{\rm h}$对$M_\star$和$M_{\rm h}$的关系。我们个人的估计$M_{\rm h}$是基于拟合的动力学模型与表示的作用角变量的分布函数，并施加一个先验$M_{\rm h}$的浓度-质量关系在标准的$Λ$ CDM宇宙学。我们发现，早型星系的SHMR下降的质量超过一个峰值在$M_\star\sim 5\times 10^{10}M_\odot$和$M_{\rm h}\sim 10^{12}M_\odot$（附近的银河系的质量）。这一结果是一致的标准SHMR来自一般人口的星系丰度匹配，并与以前的，不太强大的衍生早期类型的SHMR。然而，它形成鲜明对比的单调上升SHMR晚期类型来自扩展HI旋转曲线和相同的$Λ$ CDM之前$M_{\rm h}$，我们采用的早期类型。大质量星系的SHMR或多或少是连续变化的，从上升到下降，减少盘分数和减少哈勃类型。我们还表明，不同的SHMR晚和早期类型是一致的，它们的恒星速度和质量之间的相似的标度关系（塔利-费舍尔和费伯-杰克逊关系）。恒星和晕维里速度之间的关系的差异占的相似性的标度关系。我们认为，所有这些经验研究结果是一个…
2021-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
JWST Confirmation of a Runaway Supermassive Black Hole via its Supersonic Bow Shock
Yale University（耶鲁大学）；Dragonfly Focused Research Organization（龙卷风重点研究机构）；Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森尼天体物理中心）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；University of Toronto（多伦多大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；San José State University（圣何塞州立大学）；University of California Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
詹姆斯·韦伯望远镜通过超音速弓形激波确认了一个runaway超大质量黑洞，其运动学特征和线比值支持激波压缩模型，暗示黑洞质量超过10^7倍太阳质量。
2026-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Halo-driven Origin and Evolution of Overmassive Black Holes and Little Red Dots
Indian Institute of Technology (IIT) Bhilai（印度理工学院比莱分校）
本文提出一个理论模型，解释了超大质量黑洞和可能的小红点在晕驱动的短暂阶段形成，并通过热压力介质抑制其生长，从而趋向局部黑洞质量-恒星质量关系。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
