The (black hole mass)-(host spheroid luminosity) relation at high and low masses, the quadratic growth of black holes, and intermediate-mass black hole candidates
从72个具有可靠的超大质量黑洞质量M_(bh)的星系样本出发,导出了(i)24个部分耗尽核-Sersic星系子样本和(ii)48个Sersic星系子样本的M_(bh)-(宿主球体光度,L)关系。利用K_s波段的2 MASS数据,我们发现在加性干并合过程中形成的核-Sersic球状体的M_(bh)~ L_(K_s)^(1.10+/-0.20)和在富气过程中形成的Sersic球状体的M_(bh)~ L_(K_s)^(2.73+/-0.55)之间存在近似线性关系。在将文献B波段盘星系星等转换为倾角和尘埃校正的球星系星等后,通过本文提出的一个有用的新方程,我们得到了类似的结果。与M_(bh)-sigma图不同的是,在M_(bh)-L图中,棒斑星系和非棒斑星系是否相互偏移,这一点仍然是未知的。虽然黑洞反馈通常被用来解释什么是以前被认为是一个几乎恒定的M_bh/M_sph质量比~ 0.2%,我们主张,近线性的M_bh-L和M_bh-M_sph的关系,在高质量下观察到的,而不是主要是由添加剂干合并的星系。我们认为,反馈的结果在一个显着不同的标度关系,这样黑洞质量的规模大致平方的球体质量在Sersic星系。因此,我们引入一个修订的冷气“类星体”模式喂养方程的半解析模型,以反映我们所称的“二次增长”的黑洞在Sersic星系中建立在富含气体的过程。最后,我们用新的Sersic M_bh-L方程预测了近…
2013-01-02 astro-ph.CO
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
Disk Assembly and the M_BH-sigma Relation of Supermassive Black Holes
最近的哈勃太空望远镜(HST)观测表明,大多数z ~ 1-3的活动星系核(AGN)都存在于孤立的盘状星系中,这与通常认为活动星系核是由星系合并引发的观点相反。在这里,我们发展了一个新的测试的宇宙演化的超大质量黑洞(SMBH)在盘星系考虑本地人口的SMBH。我们表明,当盘组装时,螺旋星系中需要大量的SMBH增长。SMBH的质量与其所在椭球体的速度色散之间存在着密切的关系,即M_BH-σ关系。在盘状星系中,球状体是我们感兴趣的部分。我们探讨了当在M_BH-sigma关系上的凸起与SMBH一起形成,然后在它们周围慢慢地重新形成一个盘时,M_BH-sigma关系的演化。盘的形成压缩了凸起,提高了它的σ。我们提出的证据,这种压缩的形式更大的速度色散的经典凸起相比,在相同质量的椭圆星系。如果不伴随增加的M_BH,则该压缩导致M_BH-西格玛关系中的偏移。我们根据光度数据量化了预期的偏移,并表明,平均而言,SMBH必须增长约50-65%才能保持M_BH-sigma关系。我们没有发现经典的凸起和椭圆星系的M_BH-σ关系有明显的偏移,这意味着SMBH一直与盘一起生长。我们的模拟表明,SMBH增长是必要的本地人口的盘星系保持在M_BH-西格玛关系。
2013-01-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
An actively accreting massive black hole in the dwarf starburst galaxy Henize 2-10
超大质量黑洞现在被认为位于每一个有球状组成部分的巨型星系的中心,包括我们自己的银河系。然而,早期宇宙中第一个“种子”黑洞的诞生和成长在观测上是不受约束的,我们才刚刚开始拼凑它们随后演化的场景。在这里,我们报告说,附近的矮星暴星系Henize 2-10包含一个紧凑的无线电源的动态中心的星系,是空间上一致的硬X射线源。根据这些观测结果,我们得出结论,Henize 2-10拥有一个活跃的中心黑洞,质量约为100万太阳质量。这个邻近的矮星系,拥有一个巨大的黑洞和一个恒星形成的极端爆发,在许多方面类似于黑洞生长和星系质量组装早期阶段的婴儿宇宙中的星系。我们的研究结果证实了附近的恒星形成矮星系确实可以形成大质量的黑洞,这意味着它们的原始对应物也可以。此外,在Henize 2-10中缺乏一个实质性的球状组成部分,这表明超大质量黑洞的生长可能先于星系球状体的形成。
2011-01-06 astro-ph.CO 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 holes from inflation constrained by dark matter substructure
University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo(东京大学宇宙物理数学研究所(Kavli));King’s College London(伦敦国王学院);Yokohama National University(横滨国立大学);University of Toyama(富山大学);Kanazawa University(金泽大学)
本研究探讨暴胀原初密度扰动坍缩为原初黑洞作为超大质量黑洞种子的可能性,结合暗物质子结构观测推导曲率扰动振幅约束,发现其与SMBH种子形成参数区重叠,可探测对应质量范围的高斯与非高斯曲率扰动。
2025-10-30 astro-ph.CO hep-ph
A low-luminosity type-1 QSO sample: I. Overluminous host spheroidals or undermassive black holes?
认识类星体(QSO)的宿主星系的性质对于理解中心超大质量黑洞(BH)及其宿主星系的共同演化是至关重要的。我们选择了汉堡/ESO调查明亮的紫外线过量类星体的子样本,只包含99个最近的类星体,红移z<=0.06,这些类星体足够接近,可以进行详细的结构分析。我们利用BUDDA对20个星系进行了近红外J、H、K波段的孔径测光和球盘棒活动星系核分解。从这20个天体的光度分解和对另外26个天体图像的目视检查中,我们发现约50%的宿主是盘星系,其中大多数(86%)是棒星系。恒星的质量,根据不活跃星系的颜色,从参数模型计算,范围从2x10^9 M_sun到2x10^11 M_sun。单历元光谱测量的黑洞质量范围从1 × 10^6 M_sun到5 × 10^8 M_sun。与光度较高的类星体样本相比,低亮度类星体的恒星质量和BH质量往往较低。此外,在有效半径与基本平面的平均表面亮度投影,它们位于明亮的类星体和“正常”星系之间的过渡区。这可以被看作是进一步的证据,他们可以被描绘成一个“桥梁”之间的本地塞弗特人口和发光类星体在更高的红移。11个低光度类星体,我们有可靠的形态分解和BH质量估计低于公布的BH质量与不活跃星系的隆起光度关系。这可以部分地解释为活动星系的凸起比不活动星系的凸起包含更年轻的恒星星族。此外,人们可能会怀疑它们的黑洞质量不足。这可能暗示宿主球状体的生长先于BH的生长。
2013-12-17 astro-ph.CO
Supermassive Black Holes and Their Host Galaxies - I. Bulge luminosities from dedicated near-infrared data
为了保证、完善和补充中心超大质量黑洞质量(Mbh)与其宿主星系的核球光度(Lbul)之间的关系,我们利用加拿大-法国-夏威夷望远镜(CFHT)的宽视场WIRCam成像仪,获得了35个具有可靠测量的Mbh的邻近星系的深、高空间分辨率K波段图像。采用专用的数据缩减和天空相减策略来估计天空的亮度和结构,这是在近红外中跟踪扩展物体的光分布时的关键步骤。从最终的图像产品中,通过二维轮廓拟合提取凸起和总幅度。作为一级近似,所有星系的模型使用一个简单的Sersic-bulge + exponential-disk分解。然而,我们发现,这样的模型并没有充分描述的结构,我们观察到在我们的样本星系的大部分,其中通常包括核心,酒吧,核,内盘,旋臂,环和信封。在这种情况下,我们采用了轮廓修改和/或带有额外组件的更复杂的模型。导出的膨胀幅度是非常敏感的细节和模型中使用的组件的数量,虽然总的幅度几乎保持不受影响。通常,但并不总是,当采用简单的凸起+盘分解代替更复杂的模型时,凸起的光度和大小被高估。此外,我们还发现,当Sersic模型的椭圆率保持不变时,有些椭球体并不很好地拟合。本文介绍了图像处理和分析的细节,而在配套文件中,我们讨论了如何模型引起的偏见和系统的隆起幅度影响的Mbh-Lbul关系。
2013-11-06 astro-ph.CO
Quantifying the Coexistence of Massive Black Holes and Dense Nuclear Star Clusters
在大的球状恒星系统中,例如椭圆星系,人们总是在它们的中心发现一个10^6-10^9 M_Sun的超大质量黑洞。相比之下,在矮椭圆星系中,人们主要观察到一个10^5-10^7 M_Sun的核星团。到目前为止,很少有星系被发现有两种类型的核共存,更少有确定的质量为两个中心组件。在这里,我们确定了十几个星系的住房核星团和超大质量黑洞的质量已被测量。这使已知的雌雄同体核的数量增加了一倍--它们有望成为富有成效的引力辐射源。我们发现,在10^8 ~ 10^11太阳质量范围内,星系核与球状体(重子)的质量比不是一个恒定值,而是从几个百分点减小到~ 0.3%,使得log[(M_BH+M_NC)/M_sph] = -(0.39+/-0.07)log[M_sph/10^10太阳] -(2.18+/-0.07).一旦M_sph ~ 10^11 M_Sun开始干合并,核星团消失,这个比值预计将变成一个常数。作为我们调查的副产品,我们发现,从解决核星团的投影通量可以很好地近似与Sersic函数的指数范围从~0.5到~3,后一个指数描述银河系的核星团。
2009-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Breaking the law: the M_{bh}-M_{spheroid} mass relations for core-Sersic and Sersic galaxies
超大质量黑洞质量M_bh与宿主椭球体动力学质量M_sph之间的对数线性关系需要进行显著的修正。核心星系,通常M_bh > 2 × 10^8 M_Sun,被认为是在干合并事件中形成的,被证明可以用线性关系很好地描述,其中黑洞质量的中位数是0.36% --大约是旧的恒常值的两倍。更有意义的是,在(非伪隆起)低质量系统中,M_bh ~(M_sph)^2:具体地说,log[M_bh/M_Sun] =(1.92+/-0.38)log[M_sph/7 × 10 ^{10}M_Sun] +(8.38+/-0.17)。容纳10^6 M_Sun黑洞的“经典”球状体的M_bh/M_sph约为0.025%。这些新的关系式(i)使关系式M_bh ~ sigma ^5和L ~ sigma^x(对于明亮的,指数x等于5和2)具有一致性(M_B < -20.5等)和微弱的球状体,分别,(ii)模仿非-(iii)证明了M_bh-(Sersic n)图中的(对数线性)行为,(iii)证明了Sersic存在一个以前忽略的M_bh ~ L^{2.5}关系(即\非核心Sersic)星系,以及(iv)解决过去的冲突(在质量预测)与M_bh-sigma关系在低质量端。此外,“经典”球状体的M_bh-M_sph关系的弯曲性质将具有许多重要的含义,涉及(i)星系/黑洞形成理论,(ii)寻找基本的黑洞标度关系,(iii)其他星系中…
2012-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hunting A Wandering Supermassive Black Hole in M31 Halo -- Hermitage of Black Hole
在等级结构的形成方案中,星系通过与质量较小的星系的多次合并事件而扩大。此外,Magorrian关系表明,几乎所有的星系都被一个中心的超大质量黑洞(SMBH)占据,其质量为球体分量的$10^{-3}$。因此,SMBH预计会在星系碰撞后在其宿主星系的晕中徘徊,尽管目前缺乏这种活动的证据。我们调查了一个在仙女座星系(M31)晕中游荡的SMBH的当前合理位置。根据对$N$ -天体模拟的理论研究,M31晕中的许多子结构中的一些是大约1 Gyr前发生的一次小合并的残余。首先,要评估可能的参数空间的落轨道的祖,我们使用图形处理单元(GPU)集群进行大量的参数研究。为了减少在预期SMBH的预测位置的不确定性,然后,我们计算的SMBH的时间演化的祖先矮星系从$N$体模拟使用合理的参数集。我们的结果表明,SMBH位于晕内(距离M31中心$\sim$ 20- 50 kpc),比M31盘更靠近银河系。此外,预测的SMBH当前位置仅限于M31晕东北区域的$0\degr.6 \times 0\degr.7$观测场。我们还讨论了卫星星系下降轨道的起源及其与最近在M31周围发现的巨大薄盘状卫星星系的关系。
2014-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The formation and evolution of Supermassive disks in IllustrisTNG
本研究利用 IllustrisTNG-100 模拟探究了超大质量盘星系的形成与演化,发现这类星系主要通过恒星形成增长质量,经历较少的显著并合,且在获得足够质量后能较稳定地维持盘状结构。
2025-06-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
M - sigma relation between SMBHs and the velocity dispersion of globular cluster systems
我们发现中心超大质量黑洞的质量MBH与其宿主星系的球状星团系统的速度色散σ_GC相关。这扩展了著名的MBH-sigma_sph关系之间的黑洞质量和速度分散的主机球状组件。我们编译了13个系统样本的MBH和sigma_GC的已发表测量值,并发现log(MBH)= alpha + beta log(sigma_GC/200)的关系,其中alpha = 8.63 \pm 0.09,beta = 3.76 \pm 0.52。我们也认为蓝色(贫金属)和红色(富含金属)球状星团子种群分别获得了令人惊讶的紧密相关性,仅使用红色星团的速度色散sigma_GC^red,α = 8.73 \pm 0.09和β = 3.84 \pm 0.52,以及与MBH的eps_0 = 0.27 dex相比,内部散射eps_0 = 0.22 dex。sigma_sph我们的样本。我们用我们的MBH - sigma_GC关系估计了5个测量了sigma_GC^red的星系的中心黑洞质量。
2012-09-25 astro-ph.CO
Broad HI absorption in the candidate binary black-hole 4C37.11 (B2 0402+379)
我们报道了Westerbork综合射电望远镜在射电源4C37.11(B2 0402+379)中探测到的极宽的21 cm HI吸收(FWZI ~1600 km/s)。这个天体被认为是一个超大质量双星黑洞的宿主(Rodriguez et al. 2006)。吸收剖面的主要特征是两个分量,相隔约1100 km/s。4C37.11中的HI吸收是不寻常的,因为它是第一个发现这种广泛吸收集中在宿主星系的系统速度上的情况,而不是像所有其他具有广泛HI吸收的星系那样不对称和蓝移。考虑到吸收的大宽度,我们认为HI吸收的极端性质的一个可能的解释是,它是一个二元黑洞的运动学特征。如果这种解释是正确的,那么从吸收曲线得出的组合黑洞质量与从球体的光度得出的质量是一致的。如果宽吸收确实是由于一个双黑洞,这一发现证实了气体成分在超大质量黑洞合并过程中的重要性。
2009-02-05 astro-ph.CO
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
Core shapes and orientations of core-Sersic galaxies
核心-绢英质星系的内外形状和取向可能是其形成和演化的重要线索。因此,我们已经测量了中央和外部的椭圆度和位置角的样本24核心Sersic星系使用档案HST图像和数据。通过选择核-Sersic破裂半径R_b(部分耗尽核的大小)> 0 ~(-2)的星系,我们发现椭圆度和位置角对HST视宁度是相当强的。对于大部分星系,在破裂半径处的椭圆度和位置角与在Re/2 < R <Re(其中Re为球状体的有效半光半径)范围内确定的平均外椭圆度和位置角之间有很好的一致性。然而,有一些有趣的差异。我们发现在R_b处的“内”椭圆率中值e_med = 0.13 +- 0.01,比“外”区域的椭圆率中值e_med = 0.20 +- 0.01更圆,这被认为反映了中心超大质量黑洞在小半径处的影响。此外,我们第一次发现一种趋势,虽然很弱(2西格玛意义),这样的星系与较大(恒星赤字)-(超大质量黑洞)质量比-被认为是一个衡量的主要干合并事件的数量-往往有更圆的内部和外部等照度线,这表明星系形状和合并历史之间的联系。我们表明,这一发现并不简单地反映了众所周知的结果,即更明亮的星系更圆,但它无疑是相关的。
2014-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Did massive black holes in globular clusters initially satisfy galactic scaling relations?
星系中心的超大质量黑洞(SMBH,M_BH=10^6-10^11 Msun)的质量与宿主恒星椭球体的质量和速度色散有关。一个关键的问题是这些关系是如何产生的,以及它们在黑洞质量的范围内保持不变。据推测,中等质量黑洞(IMBH,M_BH=10^2-10^5 Msun)可能在SMBH的生长中起着重要作用。最近在银河系球状星团中发现了一些IMBH,但它们的质量与SMBH的星系标度关系不一致。在这封信中,我们得到的GC使用标准的分析演化模型,其中的自由参数是固定的独立约束的初始属性。我们发现,所观察到的IMBH质量最初遵循银河系SMBH标度关系,随后移动这些关系,由于其主机GC的动力学演化。本文最后简要讨论了大质量黑洞增长的不确定性及其可能的普遍性。
2013-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Momentum-driven feedback and the Mass-sigma relation in non-isothermal galaxies
我们解决的动量守恒的超壳层的速度场驱动的星系中心的稳定风从超大质量黑洞或核星团(中央大质量物体:CMO)。我们寻找临界CMO质量,使这样的壳从它的宿主星系逃逸。在宿主星系暗物质晕是一个奇异的等温球的情况下,我们发现由King导出的临界CMO质量(与晕速度色散成M_crit \propto σ^4的比例)是必要的,但它本身并不足以将壳层驱动到晕中的大半径。此外,需要至少3倍King值的CMO质量来驱动壳层达到晕逃逸速度。在嵌入在具有非等温暗物质晕的原星系中的CMO的情况下,我们在这里第一次处理,我们发现了一个临界CMO质量,\textit{is sufficient}驱动\textit{any}壳(在稳定的风下)逃离\textit{any}星系的峰值圆速度分布。在与真实星系相关的大晕质量的极限下,这个临界CMO质量只取决于晕的峰值圆周速度,其标度为M_crit \propto V_c,pk ^[4]。因此,我们的研究结果涉及到观测之间的缩放黑洞质量和星系球状体的渐近圆速度。他们还提出了一种自然的方式来扩展对大质量凸起中的黑洞的M-σ关系的分析,以包括低质量和盘星系中的核团的类似关系。
2012-04-25 astro-ph.CO
Constraining $p$-wave Dark Matter Annihilation with Gamma-ray Observations of M87
本文利用M87中心超大质量黑洞周围暗物质尖峰中粒子速度弥散大的特点,通过Fermi-LAT和MAGIC伽马射线数据约束p波暗物质湮灭,在乐观参数下可排除质量≲10 TeV的热暗物质模型,并指出尖峰参数和天体物理背景模型是提高约束的关键。
2023-11-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Spitzer/IRAC view of black hole - bulge scaling relations
利用中红外光谱研究了局域星系中超大质量黑洞质量(MBH)与宿主球状体结构参数之间的标度关系。这项工作是基于二维膨胀盘分解的Spitzer/IRAC 3.6 μ m图像的57个星系MBH估计。我们估计的有效半径(Re)和表面亮度,结合速度色散(西格玛)从文献中,定义一个FP关系与以前的测定一致,但增加一倍的Re观察到的范围。我们的星系中没有一个是FP的离群值,这证明了我们的膨胀盘分解的准确性,这也使我们能够独立地识别样本中的伪膨胀。我们校准M/L在3.6微米,通过使用紧密的Mdyn-Lbul关系(~0.1倍的rms),发现不需要颜色校正估计恒星质量。因此,3.6 μ m的光度是迄今为止研究的最好的Mstar示踪剂。然后,我们探讨MBH和球的结构参数(光度,质量,有效半径)之间的联系。我们发现MBH与3.6 μ m的球核光度和动力学质量(MBH/Mdyn~1/1000)有紧密的相关性,均方根值为~0.35 dex,类似于MBH-σ关系。我们的结果与以前在较短波长下的测定结果一致。通过使用我们校准的M/L,我们重新标度MBH-Lbul获得MBH-Mstar关系,它可以用作高z研究的本地参考,探测宇宙演化的MBH星系的关系和恒星质量直接从光度测量推断。伪凸起的分析表明,4出9谎言的尺度关系内观察到的散射,而那些与小MBH显着位移。我们探讨了这种行为的不同起源,同时考虑到我们的二维分解不再现…
2011-03-03 astro-ph.CO
Evolution of active galactic nuclei
超大质量黑洞(SMBH)潜伏在大多数大质量星系的核中,也许在所有星系中。观察到的SMBH质量与其宿主球体的结构特性之间的紧密缩放关系可能表明,促进这两种成分生长的过程在物理上是联系在一起的,尽管它们的物理尺寸存在许多数量级的差异。本章讨论了我们如何限制SMBH的演化,探测其积极的增长阶段,当他们闪耀的活动星系核(AGN)的光度往往超过其宿主星系的整个恒星星族。我们大致按照时间顺序来叙述这个领域的发展,首先讨论早期的演化研究,当时活动星系核代表着探测宇宙最遥远区域的光的信标,并被用作大尺度结构的示踪剂。一旦认识到活动星系核群体的强烈演化(在光度、数密度上)阻碍了任何直接从活动星系核观测中获得宇宙学参数的尝试,这种早期的研究就变成了活动星系核的“人口统计学”。在讨论了活动星系核光度函数研究的最新进展之后,我们继续讨论活动星系核演化的“现代”观点,其中更强调的是不断增长的黑洞数量与其环境之间的物理关系。这包括观测和理论上的努力,旨在约束和理解标度关系的演变,以及由此产生的限制的SMBH质量函数的演变。接下来讨论活动星系核反馈的物理模型以及在观测上分离它们的努力。最后,我们触及的问题,何时以及如何形成的第一个黑洞和黑洞在高红移宇宙中的作用。
2012-04-19 astro-ph.CO
The role of environment in low-level active galactic nucleus activity: no evidence for cluster enhancement
利用AMUSE-Virgo和AMUSE-Field巡天观测的早型星系核X射线辐射,对星系团和场球状体中的低层超大质量黑洞活动进行了受控比较。虽然室女座和场样本都具有高度亚爱丁顿X射线光度(log L_x/L_Edd在-8和-4之间),但我们发现,在考虑宿主星系恒星质量的影响后,在给定的黑洞质量下,场早型星系的核X射线光度往往略高于它们的星系团对应物(0.38+/-0.14 dex)。这种趋势在性质上与场黑洞能够获得更大的燃料库相一致,可能是以位于核附近的冷气体的形式。我们能够以高置信度排除集群内增强X射线活动的替代方案。假设核X射线辐射与这些弱吸积黑洞的总能量和动量输出相关,这表明低水平的活动星系核反馈在典型的星系团中并不比在场中更强。这些结果证实,对于大多数星系团早型星系(即,不包括最亮的星系团星系)直接的环境效应,如气体剥离,在淬灭恒星形成中更有关系。
2012-01-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Why do galaxies stop forming stars? I. The passive fraction - black hole mass relation for central galaxies
我们导出了一个样本超过400,000 SDSS星系在z < 0.2的被动中心星系的比例对它们的超大质量黑洞质量的依赖关系。我们的大样本包含各种环境中的星系,恒星质量为8 < log(M*/Msun)< 12,涵盖了从纯盘到球状体的整个形态光谱。我们估计黑洞的质量从测量的中心速度色散和隆起的质量,使用各种公布的经验关系。我们发现一个非常强的依赖性的被动部分对黑洞质量,这是在很大程度上不受影响的细节的黑洞质量估计。此外,被动分数与黑洞质量的关系仍然很强,即使在固定值的星系恒星质量(M*),暗物质晕质量(Mhalo),和膨胀总恒星质量比(B/T)。而在固定MBH时,被动分数对M*、Mhalo和B/T的依赖性较弱。这些观测结果表明,对于中心星系,MBH是最强的相关与被动部分,一致的淬火AGN反馈。
2014-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Identifying the Obscured Black-Hole Growth Phase of Distant Massive Galaxies
已经确定的是,大质量星系生长的一个主要阶段发生在高红移处,并且被气体和尘埃严重遮蔽。许多研究探索了大质量星系的恒星生长,但很少有人将这些限制与超大质量黑洞(SMBH;即,活动星系核活动)。在这个简短的贡献,我们强调我们的工作,旨在确定活动星系在z~2发光尘埃遮蔽星系。利用灵敏的X射线和红外亚毫米波观测,我们证明活动星系核活动在z~2尘埃遮蔽系统中是普遍存在的。通过各种技术,我们发现大部分活动星系核活动都被严重遮蔽,并根据X射线红外数据构建诊断方法,以识别宇宙中一些最严重遮蔽的活动星系核(即,活动星系核被康普顿厚度的物质遮蔽; N_H>1.5x10^24 cm^-2)。在这些技术的基础上,我们发现SMBH的生长在z~2处通常被严重遮蔽(N_H>10^23 cm^-2),并且发现SMBH和球状体的生长密切相关,即使在最快速演化的系统中也是如此。
2009-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
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
A local baseline of the black hole mass scaling relations for active galaxies. IV. Correlations between $M_{\rm BH}$ and host galaxy $σ$, stellar mass, and luminosity
超大质量黑洞($M_{\rm BH}$)的质量与其宿主星系性质之间的紧密相关性一直引起天体物理学界的极大兴趣,但对它们的起源和基本驱动因素的清晰理解仍然困扰着我们。活动星系的局部关系本身就很有趣,并构成了宇宙时间内任何演化研究的基础。我们提出了哈勃太空望远镜光学成像的66个本地活动星系核(AGN)的样本,为14个对象,我们还获得了双子座近红外图像。我们使用最先进的方法来执行AGN宿主星系的表面测光,将它们分解为球体,盘和酒吧(如果存在),并推断组件的光度和恒星质量。我们将这些信息与凯克望远镜获得的空间分辨运动学相结合,研究$M_{\rm BH}$(从单历元维里估计确定)和宿主星系属性之间的相关性。我们的AGN样本的相关性是一致紧密的,与内在的散射0.2-0.4德克斯,小于或等于静止星系。我们发现伪和经典的凸起或酒吧和非酒吧星系之间没有区别。我们证明了在10 $^7$-10 $^9$ $M_{\odot}$区域,活动星系核可以同时满足所有的紧密相关,并且有足够质量的数据. $σ$关系也与由混响映射得到的具有$M_{\rm BH}$的活动星系核的关系一致,从而间接验证了$M_{\rm BH}$的单历元维里估计.
2021-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Population of Bona Fide Intermediate Mass Black Holes Identified as Low Luminosity Active Galactic Nuclei
几乎每个大质量星系的核心都有一个超大质量黑洞。SMBH的质量是数百万到数十亿$M_{\odot}$,它们与宿主星系的球状体的性质相关。虽然SMBH的生长通道,合并和气体吸积,是很好地建立,他们的起源仍然不确定:他们可能已经出现了从大规模的“种子”($10^5-10^6 M_{\odot}$)形成的直接崩溃的气体云在早期宇宙或从较小的($100 M_{\odot}$)黑洞,最终产品的第一颗恒星。后一个通道会留下许多中等质量的黑洞(IMBH,$10^2-10^5 M_{\odot}$)。虽然已经确定了许多IMBH候选人,但没有一个被认为是确定的,因此它们的存在仍然存在争议。使用数据挖掘在宽场巡天和应用专门的分析档案和后续的光谱,我们确定了一个样本的305 IMBH候选人具有质量$3\times10^4<M_{\mathrm{BH}}<2\times10^5 M_{\odot}$,这驻留在星系中心和吸积气体,创建一个I型活动星系核(AGN)的特征签名。我们确认了AGN的性质的10个来源(包括5个以前已知的对象,验证我们的方法)通过检测X射线发射从他们的吸积盘,从而定义了第一个真正的样本IMBHs在星系核。所有的IMBH宿主星系都有小的凸起,并位于$M_{\mathrm{BH}}-M_{\mathrm{bulge}}$标度关系的低质量延伸上,这表明它们在一生中必须经历很少的合并。核IMBH…
2018-05-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Probing the co-evolution of SMBHs and their hosts from scaling relations pairwise residuals: dominance of stellar velocity dispersion and host halo mass
本文通过成对残差分析和机器学习发现恒星速度弥散及暗晕质量是与超大质量黑洞质量最相关的宿主星系性质,支持AGN动力学反馈主导黑洞标度关系的形成,并指出仅用恒星质量研究会引入偏差。
2025-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extreme Tidal Stripping May Explain the Overmassive Black Hole in Leo I: a Proof of Concept
本文从动力学角度提出,Leo I矮星系中心的超大质量黑洞偏离标准关系可能是因为其前身星系在银河系内经历了一两次近距离穿过导致的极端潮汐剥离,解析模型与N体模拟表明其恒星质量损失可达90%,且该潮汐流的证据可能存在于Gaia数据中。
2023-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE