The Early Growth of the First Black Holes
在过去的十年里，随着在宇宙历史的早期发现由越来越大的黑洞（BH）提供动力的类星体，早期BH形成和生长的理论也取得了相应的快速进展。在这里，我们回顾了第一个大质量的黑洞是如何从原始气体形成，然后增长到超大质量尺度的新兴图片。我们讨论了这些种子BH的祖先形成的初始条件，决定它们形成的初始质量的因素，以及它们通过吸积生长的初始阶段，这可能发生在超爱丁顿率。最后，我们简要讨论了这些结果如何连接到超大质量黑洞的增长在大爆炸后的第一个十亿年的过程中的大规模模拟。
2016-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
How do minor mergers promote inside-out growth of ellipticals, transforming the size, density profile and dark matter fraction?
自$z \gtrsim 2-3$以来，有观测证据表明椭圆星系是由内向外生长的，而不是由原位恒星形成驱动的。许多高红移的系统具有小尺寸$\sim 1kpc$和低Sersic指数n的表面亮度轮廓。最有可能的后代，平均而言，增长了两倍的质量和四倍的大小，表明$r \propto M^α$与$α\gtrsim 2$。它们还具有含$n \gtrsim 5$的表面亮度曲线。这种演化可以定性地解释两个假设的基础上：紧凑的椭圆主要是无碰撞的次要或中间的"干"合并，他们嵌入在大规模的暗物质晕。我们从理想化的无碰撞合并球状星系中得出这些结论-有和没有暗物质-质量比为1：1，1：5和1：10。对于1：1的质量比，尺寸演变为$r \propto M^α$与$α< 2$。对于嵌入在暗物质晕中的星系的小合并，大小增长得更快，轮廓形状变化得更快。中等质量比为1：5的合并得到$α\sim 2.3$，恒星质量加倍后的最终Sersic指数为$n = 9.5$。这是伴随着一个显着增加的暗物质分数在恒星半质量半径，由强大的尺寸增加探测更大，暗物质占主导地位的地区。只有少数嵌入大质量暗物质晕中的中等质量比星系合并才能导致观测到的同时由内向外的生长和轮廓形状的快速演化。除了负的恒星金属丰度梯度，这样一个"小"合并的情况下，也预测显着较低的暗物质分数为$z \sim 2$紧凑的静止星系和他们罕见的现代类似物（缩写）。
2012-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extreme host galaxy growth in powerful early-epoch radio galaxies
在宇宙年龄的前半段，一定有一个恒星形成的鼎盛时期，因为在宇宙历史的那个时期之后，许多大质量星系都出现了。我们与革命性的赫歇尔空间天文台的观测揭示了许多强大的高红移3C类星体和射电星系的超大质量宿主中充满活力的光学遮蔽恒星形成。这种恒星形成和黑洞驱动活动的共生现象与最近赫歇尔观测X射线选择活动星系的结果形成鲜明对比。本文介绍了三个典型的射电星系，它们的红移分别为1.132，1.575和2.474，推测它们的恒星形成速率为每年数百个太阳质量。一系列壮观的同时代活动星系核/星暴事件可能形成了这些超大质量星系和它们的大质量中心黑洞在其相对较短的寿命。
2012-09-03 astro-ph.CO
Early Dark Energy at High Redshifts: Status and Perspectives
早期的暗能量模型在高红移时对暗能量密度的贡献是不可忽略的，它影响着宇宙结构的生长，并可能留下不同于标准宇宙学常数冷暗物质（$Λ$ CDM）模型的可观测特征。在本文中，我们提出了更新的约束早期暗能量使用几何和动力学探针。根据WMAP五年观测数据、重子声学振荡和Ia型超新星光度距离，我们得到了最后一个散射面（lss）$Ω_{\rm EDE}(z_{\rm lss})<2.3\times10^{-2}$（95% C. L.）处的暗能量密度上限。当我们包括更高的红移观测探测，如测量的线性增长因子，伽马射线暴（GRB）和莱曼- $α$森林（\lya），这一限制显着改善，成为$Ω_{\rm EDE}(z_{\rm lss})<1.4\times10^{-3}$（95% C.L.）。此外，我们发现，未来的测量，基于Alcock-Paczyrobski测试使用的21厘米中性氢线，伽玛暴和\lya森林，可以约束的行为的暗能量组件和区分早期的暗能量模型和纯$Λ$ CDM之间的高置信水平。在这种情况下，当与当前约束相比时，对最后散射表面处的早期暗能量的量的约束提高了十倍。我们还讨论了参数$γ$，增长率指数，它描述了在标准和修改后的重力模型的结构的增长的影响。
2009-04-01 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
Constraints on early dark energy from CMB lensing and weak lensing tomography
暗能量可以通过它对宇宙膨胀的影响以及对大尺度结构生长历史的影响来研究。在本文中，我们跟踪宇宙密度场的增长，在早期暗能量宇宙学相结合的观测初级CMB的温度和偏振功率谱在高红移，在中等红移的CMB透镜偏转场和弱宇宙剪切在低红移限制早期暗能量的允许量。我们提出这些预测使用费舍尔矩阵形式主义，并考虑普朗克数据与弱透镜调查的欧几里得。我们发现，结合这些数据集提供了强大的约束早期暗能量，并能够打破退化的参数集固有的各种观测渠道。早期暗能量密度参数的1-σ界为σ（Omega_d^e）=0.0022，这表明早期暗能量模型可以在我们的方法中得到很好的检验。此外，我们得出的暗能量的品质因数所考虑的暗能量参数化和评论的适用性的增长指数早期暗能量宇宙学。
2009-03-25 astro-ph.CO
Extending the Gravitational Growth Framework
引力增长指数形式主义提供了一种独立于模型的方法，通过测试暗能量物理学来寻找与广义相对论的偏差，而不是它对宇宙膨胀历史的影响。在这里，我们扩展的方法，以纳入一个早期的时间参数g_star，除了在描述大尺度结构的增长指数。我们说明了它的效用模型与修改后的重力在高红移，早期加速，或早期暗能量。未来的数据将有能力同时约束暗能量状态方程、生长指数γ和g_star，而不会降低状态方程的确定性。
2009-01-07 astro-ph.CO gr-qc
Growth of Light Seed Black Holes in the Early Universe
Department of Physics, Maynooth University（梅努斯大学物理系）
本文研究了早期宇宙中轻量种子黑洞通过新型种子处方和高分辨率模拟快速增长到10^4倍太阳质量的现象，为解释JWST观测和未来引力波探测提供重要依据。
2026-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The evolution of the mass-size relation for early type galaxies from z~1 to the present: dependence on environment, mass-range and detailed morphology
选取了从z~1到现在的298个星系群和384个观测场的静止早型星系样本，研究了星系大小演化对形态、恒星质量和大尺度环境的依赖性。星系大小的增长取决于星系质量和早期星系形态，例如，椭圆星系的演化方式与透镜星系不同。在低质量端- $10.5<Log(M/M_\odot)<11$，椭圆体从$z\sim1$到现在没有显示出强烈的尺寸增长（10%到30%，取决于形态分类）。另一方面，大质量椭圆星系log（M/M_ \odot）>11.2 $- approximately doubled their size. Interestingly, lenticular galaxies display different behavior: they appear more compact on average and they do show a size growth of \sim60% since z=1 independent of stellar mass. We compare our results with state-of-the art semi-analytic models. While major and minor mergers can account for most of the galaxy size growth, we find that with pres…
2012-10-15 astro-ph.CO
Evidence for radially independent size growth of early-type galaxies in clusters
早期型星系团星系的生长是由内向外、由外向内还是在所有半径上都以相同的速度进行，目前还没有很好的了解。在这项工作中，我们测量了星系的大小，由半径定义，包括80%的星系光，非参数化。我们还确定了一个非参数估计的星系光浓度，它测量的曲率表面亮度分布在星系的郊区。我们使用了一个几乎随机抽样的质量有限的样本形成的128个形态早期型星系的集群与$\log M/M_{\odot} \ga 10.7$跨越广泛的范围$0.17<z<1.81$。从这些数据中，我们推导出的尺寸质量和浓度质量的关系，以及它们的演变。在80%光半径处，星系团中的早型星系在所有红移下都比50%光半径处的大2.7倍，并且在最后10 Gyr接近de Vaucouleurs轮廓。而在$z=2$和$z=0$之间，半光和80%光的大小都增加了$1.7$倍，而浓度在$2$ \%以内保持不变，也就是说在两个半径上，星系团环境中早型星系的大小增长是以相同的速度进行的。文献中提出的现有物理解释与我们的结果不一致，表明需要专门的数值模拟来确定影响星系结构的物理机制。
2020-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Faster Growth of Perturbations in an Early Matter Dominated Epoch: Primordial Black Holes and Gravitational Waves
我们提出了一个快速增长的宇宙学扰动的情况下，$δ(t) \sim a(t)^s$，$a(t)$的比例因子，与$s > 10$的数值例子在这篇文章中报道。该方案的基本成分是一个早期的物质主导的时代和暗费米子经历了标量介导的力量在时代。这两种情况都出现在弦/超引力模型中。暗费米子在视界下的密度扰动会导致快速增长。这种快速增长具有丰富的现象学含义。我们概述了原始黑洞的形成和引力波的产生的影响。可以产生月球质量范围内的原始黑洞（它们是理想的暗物质候选者）。由于二阶标量微扰和原初黑洞的蒸发和合并，可以在很宽的频率范围内产生引力波。
2022-01-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Mass and size growth of early-type galaxies by dry mergers in cluster environments
我们进行干合并模拟研究干合并在高密度环境中的早型星系的大小增长的作用。我们取代维里化的暗物质晕获得了一个大的宇宙学$N$体模拟与$N$体星系模型由两个组件，一个恒星隆起和暗物质晕，具有更高的质量分辨率比宇宙学模拟。然后，我们重新模拟了9个星系团形成区，其质量范围从1 e +14 Msun到5e+14 Msun。质量和大小的恒星凸起也被假定为满足高Z紧凑的大质量早型星系的恒星质量-大小关系。我们发现，干主要合并相当大的贡献的质量和大小的增长，中央大质量星系。在$z=2$和$z=0$之间，一次或两次干燥的主合并会使平均恒星质量增加一倍，平均大小增加四倍。这些生长与观察结果一致。此外，我们模拟的中心大质量星系的密度分布是从内向外增长的，这与最近的观测结果一致。质量-尺寸演化近似为R propto M_{*} ^{alpha}，α约为2.24。我们模拟的大多数星系都是通过干合并有效地生长的，它们的恒星质量-大小关系与在本地宇宙中观察到的相匹配。结果表明，团晕中的中心星系是高z（z ~ 2-3）致密大质量早型星系的潜在后代。这一结论与以往研究致密大质量早型星系形成和演化的数值研究结果一致。
2016-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Accelerated growth of seed black holes by dust in the early universe
我们探讨了早期宇宙中尘埃对种子黑洞（BH）生长的影响。以前的一维辐射流体动力学（RHD）模拟表明，增加对尘埃的辐射压力进一步抑制吸积率比化学原始气体的情况下。利用Enzo + Moray程序，我们对尘埃星际介质中黑洞的吸积过程进行了三维RHD模拟。我们使用修改后的Grackle冷却库考虑尘埃物理在其非平衡化学。BH经历了一个早期的进化阶段，电离BH辐射在吸积和反馈之间循环时产生了一个振荡的HII区域。随着模拟的进行，稠密的冷气体在电离区域外聚集，在那里中性介质的流入与辐射压力驱动的流出相遇。在后期阶段，高密度的气体流发展并打破电离区域的准球形对称性，迅速提高吸积速率。晚期的特征是强电离流出和高密度气体流入共存。平均吸积率随着金属丰度的增加而增加，在Z $\sim$ 0.01 - 0.1 $\,Z_\odot$处达到峰值，比原始气体高一个数量级。然而，当金属丰度接近太阳丰度时，平均吸积速率会下降，因为辐射压力变得足够强，足以驱逐高密度气体。我们的研究结果表明，一个充满灰尘的金属贫ISM可以加速宇宙早期的BH的增长速度，然而，可以stunt其增长的ISM是进一步丰富的太阳丰度。
2022-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Black hole growth in the early Universe is self-regulated and largely hidden from view
婴儿宇宙中第一个大质量物体的形成仍然不可能直接观察到，但它为随后的星系演化奠定了基础。而一些质量超过十亿太阳质量的黑洞呢？在大爆炸后不到10亿年的明亮类星体中发现了这些极端天体，但这些极端天体在限制最早期黑洞形成通道方面的效用有限。黑洞种子性质的初始条件在生长过程中很快被擦除。从深层，最佳堆叠，档案X射线观测，我们测量的数量黑洞增长z=6-8星系（大爆炸后7 - 10亿年）。我们的研究结果意味着，从最早的时候开始，黑洞在整个宇宙历史中与它们的宿主一起成长。我们发现，在这些时期，大多数大量吸积的黑洞都埋在大量的气体和尘埃中，这些气体和尘埃吸收了除最高能量X射线外的大部分辐射。这表明，在这些早期爆发期间，黑洞的增长比以前认为的要大得多，并且由于遮蔽，它们不会通过紫外线辐射对宇宙的再电离做出贡献。
2011-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Early Growth in a Perturbed Universe: Exploring Dark Matter Halo Populations in 2LPT and ZA Simulations
我们用两种宇宙学N体模拟初始化技术研究了z = 300到z = 6的暗物质晕的结构和演化。虽然二阶拉格朗日微扰理论（2LPT）和Zel'dovich近似（ZA）都能给出精确的现今晕质量函数，但2LPT中致密区域的早期坍缩会导致高红移时更大的质量晕。通过三个2LPT和三个ZA初始化的宇宙学模拟，我们探讨了初始化方法对暗物质晕质量和浓度的影响。我们发现，2LPT诱导更快速的晕生长，导致更大规模的晕相比，ZA。这种效应在高质量晕和高红移时最为明显。平均而言，晕圈浓度在2LPT和ZA之间基本相似，但当被视为晕圈质量的函数时，保留了差异。对于质量和浓度，典型的个体晕之间的差异可能非常大，突出了ZA初始化模拟高z晕人口研究的缺点。
2014-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early dark energy and its interaction with dark matter
本文研究了一类早期暗能量模型，它在宇宙的早期具有大量的暗能量。在线性近似下，我们研究了早期暗能量涨落对结构生长和CMB功率谱的影响。进一步研究了早期暗能量与暗物质的相互作用对结构生长和CMB的影响。最后，通过对不同观测结果的分析，我们对早期的暗能量模型参数和暗扇区之间的耦合进行了约束。
2015-11-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Loss-Cone-Limited Dark Matter Capture by Early Black Hole Seeds
Center for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Notre Dame（圣母大学物理与天文学系天体物理学中心）
针对早期黑洞种子，建立损失锥框架研究无碰撞暗物质捕获，结合Fokker-Planck处理角动量输运，发现普通恒星弛豫贡献可忽略，原初黑洞或三轴轨道可产生显著增长，但自洽计算中吸积受供应限制，NFW模型高估持续增长。
2026-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Chaotic accretion can (still) explain early supermassive black hole growth
Center for Physical Sciences and Technology（立陶宛物理与工程技术中心）；Astronomical Observatory, Vilnius University（维尔纽斯大学天文台）
本研究通过预测混沌吸积下黑洞的指数增长时标并与高红移观测比较，证明恒星质量种子经混沌吸积可解释早期超大质量黑洞的快速增长，无需大质量种子或超爱丁顿增长。
2026-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The cosmic epoch dependence of environmental effects on size evolution of red-sequence early-type galaxies
这项工作的目的是从观测上研究早型星系的大小增长历史，以及这种增长如何依赖于宇宙时代和它们所嵌入的晕的质量。我们进行了光度和结构分析的休息框架$V$带的质量选择（$\log M/M_\odot >10.7$）样本的红色序列早期型星系光谱/棱镜红移在一般领域$z=2$补充以前的工作提出了相同的分析，但在晕100倍以上的质量和1000倍的密度。我们均匀推导的大小（有效半径）充分考虑到星系的多组分性质和共同存在的等照度线扭曲和椭圆率梯度。通过使用这些质量选择的样本，组成的170个红色序列的早期型星系在一般领域和224个相同的选择和分析的集群，我们隔离的影响星系的大小的晕中嵌入的星系和它的依赖时代。我们发现，在一个固定的恒星质量，$\log M/M_\odot= 11$，银河系大小的$\log$，已增加了历元的速度两倍的速度比在集群中的领域在过去的10 Gyr（$0.26\pm0.03$与$0.13\pm0.02$ dex每单位红移）。一般场中的红序早型星系在$z=0.25\pm0.13$时达到了它们在稠密环境中的表亲的大小，尽管在$z\sim2$时小了三倍。数据指向一个模型，其中大小增长是独立于时代的（即，$\partial \log r_e /\partial z = c$），但是具有取决于环境的速率$c$，$\partial c /\partial \log M_{halo} \app…
2018-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
SMBH growth parameters in the early Universe of Millennium and Millennium-II simulations
我们从千禧年和千禧年II模拟中制作了黑洞（BH）合并树，以发现在什么条件下10^9 Msun SMBH可以通过红移z=7形成。为了利用这两个：大盒子大小的千禧年模拟和大质量分辨率的千禧年-II模拟，我们开发了一种方法，将这两个模拟结合在一起，并使用千禧年-II合并树预测BH种子中使用的千禧年合并树。我们运行多个半分析模拟SMBHs增长通过合并和事件的气体吸积引发的主要合并。作为约束，我们使用观测到的BH质量函数在红移z=6。我们发现，根据最近对中等超爱丁顿吸积的观测，只要吸积过程中的吸积是中等超爱丁顿吸积（fEdd =3.7），低质量种子（100 Msun）就可能是高红移SMBH（z~7）的祖先。
2015-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Size growth of red-sequence early-type galaxies in clusters in the last 10 Gyr
我们对14个星系团中的红序星系进行了质量选择（$\log M/M_\odot >10.7$）样本的静止坐标系$V$带的光度和结构分析，其中6个星系团位于$z>1.45$。为此，我们减少/分析了大约300个轨道的卫星图像，这些图像是用哈勃太空望远镜上的高级巡天相机和宽视场相机3拍摄的。我们均匀地形态分类星系从$z=0.023$到$z=1.803$，我们均匀地推导出整个样本的大小（有效半径）。此外，我们的大小推导允许，因此是没有偏见的，通常的各种形态结构的存在下看到的早期类型的星系，如凸起，酒吧，磁盘，等照度线扭曲，和弹性梯度。通过使用这样一个质量选择的样本，由244个红序早型星系，我们发现，在一个固定的恒星质量，$\log M/M_\odot= 11$的星系大小的$\log$已随时间增加的速度$0.023\pm0.002$ dex每Gyr在过去的10 Gyr，在显着的对比，在文献中发现的三倍增加的星系在一般领域在同一时期。这表明，从表面上看，长期的过程应该被排除在规模演变的主要驱动力，因为我们观察到环境环境依赖的规模增长。使用后发座早型星系的光谱年龄，我们还发现，最近淬火的早型星系是一个数值上较小的群体，其大小差异不足以改变给定质量下的平均大小，这意味着祖先偏差较小，即，通过选择观测红移的星系来测量大小的演变，与比较祖先和后代的大小演变是无法区分的。
2017-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early growth of typical high redshift black holes seeded by direct collapse
理解高红移大质量黑洞的生长是一个天文物理学的重要问题。$z>6$上最明亮的类星体经常被观测到，但它们只是冰山一角，因为大多数低光度活动星系核仍然没有被发现。在本研究中，我们进行了一个辐射流体力学宇宙学模拟研究的“正常”黑洞在高红移宇宙的增长。在我们的模拟中，我们模拟了Pop III和Pop II恒星的形成以及它们的化学，机械和辐射反馈。我们考虑了吸积黑洞的紫外和X射线辐射来模拟其辐射反馈。选定的光环在$z=7.5$的质量为$\rm 3 \times 10^{10}~M_{\odot}$，当光环质量达到远高于原子冷却极限时，我们打开来自$\rm 10^5~M_{\odot}$的MBH种子的辐射反馈以及在$z=12$的原位恒星形成。我们发现，在3.2亿年的时间里，MBH只吸积了大约2200个$\rm M_{\odot}$，而MBH上的平均质量吸积是$\rm 10^{-6}~M_{\odot}/yr$的几倍。我们的研究结果表明，MBH的发育不良的增长是一个后果的超新星在串联与MBH反馈驱动大的外流和疏散的气体从MBH附近。这也许可以解释为什么到目前为止在$z>6$还没有发现低光度活动星系核的存在;恒星形成率和MBH吸积率之间的巨大反差可能使得即使在即将到来的深空探测中也很难发现。
2018-07-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Hot and Energetic Universe: The formation and growth of the earliest supermassive black holes
未来几十年天体物理学的一个关键挑战将是了解位于大多数（如果不是全部）星系中心的超大质量黑洞（SMBH）的起源。负责这些SMBH的初始形成和它们通过吸积的早期生长的过程-当它们被视为活动星系核（AGN）时-仍然未知。为了应对这一挑战，我们必须识别低光度和模糊的z>6活动星系核，这代表了早期SMBH增长的大部分。灵敏的X射线观测是吸积活动的独特标志，不受恒星形成过程的污染，这阻碍了在其他波长（例如光学，红外）上可靠的AGN识别。Athena+宽视场成像仪将使X射线测量的速度比Chandra或XMM-Newton快两个数量级，开辟了一个新的发现空间，并确定了400多个z>6活动星系核，包括被遮蔽的源。Athena+还将发挥重要作用，以提高未来多波长设施的科学回报，这些设施将探测早期SMBH宿主星系内的物理条件，这对于了解SMBH如何形成，是什么推动了它们随后的增长，以及评估它们对早期宇宙的影响至关重要。用雅典娜+X射线积分场装置对z>6星系的样本进行跟踪也可以揭示高度模糊的活动星系核的存在，这要归功于对强铁谱线的探测。因此，Athena+将首次定量测量早期宇宙中SMBH吸积的程度和分布。
2013-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
The origin of most massive black holes at high-z: BLUETIDES and the next quasar frontier
早期宇宙中质量最大的黑洞的生长，与在$z> 6$探测到的高亮度类星体相一致，意味着物质的持续、临界吸积使它们生长并提供动力。给定一个黑洞种子场景，仍然不确定早期宇宙中的哪些条件允许最快的黑洞增长。大尺度流体动力学宇宙学模拟的结构形成，使我们能够探索有利于最早的超大质量黑洞的生长条件。我们使用宇宙学流体动力学模拟BlueTides来跟踪黑洞临界增长的最早阶段。BlueTides在一个体积为（400 Mpc/h）^3、粒子数为0.7万亿的空间中融合了各种重子物理学。在z=8时，质量最大的黑洞（少数）接近10^8 Msun的质量，质量最大的（M_BH = 4 x 10^8 Msun）是在一个极其紧凑的球状体主导的宿主星系中发现的。通过对宿主大尺度环境的考察，我们发现初始潮汐场比过密场更能为黑洞的早期生长提供条件。在低潮场的区域，气体以“冷”的方式吸积在黑洞上，并沿着薄而放射状的细丝直接落入中心，形成最致密的星系和最大质量的黑洞。相反，高潮汐场的区域会引起更大的相干角动量，并影响第一批大质量致密盘的形成。极早期的增长取决于早期的相互作用的高气体密度和潮汐场的形状模式的吸积。合并在第一代罕见的大规模黑洞的形成中起着次要的作用。
2016-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fast magnetic field amplification in the early Universe: growth of collisionless plasma instabilities in turbulent media
在这项工作中，我们报告的宇宙磁场放大由于碰撞等离子体不稳定性的数值研究。无碰撞磁流体动力学方程推导帐户的压力各向异性，导致在特定条件下，消防水龙带和镜像不稳定性。我们研究了在这种不稳定性的影响下，湍流中种子场的时间演化。给出了磁场随时间演化的近似解析解。数值模拟和分析预测进行了比较。我们发现：（1）磁场的放大作用在水龙带不稳定湍流区是有效的，而在镜像不稳定模型中则不是有效的;（2）磁能密度的增长速率比湍流发电机快得多;（3）有效的放大作用发生在小尺度上。通过数值模拟证实了生长时间尺度与压力各向异性比之间的相关性的解析预测。这些结果加强了这样一种观点，即压力各向异性-在湍流无碰撞介质中自然驱动，例如星系际介质-可以有效地放大早期宇宙（后重组时代）的磁场，在第一个大尺度引力结构崩溃之前。这种机制虽然对于小尺度场（$\sim$ kpc尺度）是快速的，但是不能在大尺度下提供相对强的磁场。此处未考虑的其他机制（例如，一旦不稳定性被淬灭，碰撞湍流，速度剪切，或引力诱导的气体流入星系和星系团）可以在之后的长期演化中建立大尺度相干场结构。
2015-06-21 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.flu-dyn
Black Holes on FIRE: Stellar Feedback Limits Early Feeding of Galactic Nuclei
我们在真实环境反馈项目中引入了大质量黑洞（BH），并对类星体质量晕（$M_{\rm halo}(z=2) \approx 10^{12.5}\,\rm{M}_{\odot}$）进行了高分辨率的宇宙学流体动力学模拟，直到$z=1$。这些模拟模型恒星反馈超新星，恒星风，辐射，BH增长使用的引力矩为基础的处方绑定到解决性质的星系核。我们不包括BH反馈。我们发现，早期BH增长发生通过短（$\lesssim 1\,$ MYR）吸积插曲，可以达到甚至超过爱丁顿率。在这个制度中，BH的增长是有限的爆发性恒星反馈不断疏散气体从星系核，和BH保持下质量相对于当地的$M_{\rm BH}$ - $M_{\rm bulge}$关系。BH的增长在以后的时间更有效，当核恒星势保持一个重要的气体库，恒星形成变得不那么突发，星系进入一个更有序的状态，与BH迅速收敛到标度关系时，主机达到$M_{\rm bulge} \sim 10^{10}\,\rm{M}_{\odot}$。我们的结果是不敏感的吸积模型的细节，只要BH的增长是绑定到BH的$\sim 100\,$ pc内的气体含量。我们的模拟表明，爆发性恒星反馈对BH和AGN的人口统计有很强的影响，特别是在早期宇宙和低质量星系。
2017-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark-to-black super accretion as a mechanism for early supermassive black hole growth
Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Universidad de Guanajuato（瓜纳华托大学）；Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）
本文提出暗物质到黑洞的超吸积机制，通过标量场吸积使早期黑洞快速生长，为探索暗物质性质提供新途径。
2026-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The growth of the gargantuan black holes powering high-redshift quasars and their impact on the formation of early galaxies and protoclusters
本研究通过修改FABLE模型加入早种子、超爱丁顿吸积机制，模拟出高红移巨型黑洞，验证了其与观测数据的吻合性，揭示了类星体反馈对星系周介质的污染及可观测信号约束作用。
2023-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early growth of massive black holes in dynamical dark energy models with negative cosmological constant
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；Centre for Theoretical Physics, Jamia Millia Islamia（贾米阿米利娅大学理论物理中心）；School of Physics & Astronomy, University of Southampton（南安普顿大学物理与天文学院）
研究动态暗能量模型中负宇宙学常数对早期巨量黑洞生长及AGN数量的影响。
2026-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Correlations between supermassive black holes, hot atmospheres, and the total masses of early type galaxies
本文研究了由钱德拉X射线天文台观测的47个早型星系的中心超大质量黑洞（SMBH）的质量与大气气体温度和光度之间的关系。我们报告发现的大气温度之间的紧密相关性的最明亮的集群/组星系（BCGs）和他们的中央SMBH质量。此外，我们的流体静力学分析揭示了BCGs的总质量（$M_{\rm tot}$）和它们的中心SMBH质量（$M_{\rm BH}$）之间近似线性相关。最新的宇宙学模拟表明，在黑洞的吸积快速增长过程中，黑洞的质量可以通过辐射反馈由晕的结合能决定，而对于大多数质量较大的星系，合并是黑洞增长的主要途径。在中央SMBH和它们的宿主星系通过合并同时增长的情况下，观察到的线性相关可能是中心极限定理的自然结果。
2019-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
