Sowing black hole seeds: Direct collapse black hole formation with realistic Lyman-Werner radiation in cosmological simulations
我们从直接坍缩过程研究了超大质量黑洞的诞生，并描述了这些黑洞种子形成的位置。在再电离前的时期，分子氢（H $_2$）是一种有效的冷却剂，导致气体分裂并形成第三族恒星，但莱曼-沃纳辐射可以抑制H $_2$的形成，并允许气体直接坍缩成大质量黑洞。抑制H $_2$形成所需的临界通量，$J_{\rm crit}$，是激烈争论的，主要是由于在源辐射光谱，H $_2$自屏蔽，碰撞解离率的不确定性。在这里，我们测试的权力，在一个自洽的，随时间变化的，非均匀的莱曼-沃纳辐射场的直接崩溃模型-第一次这样做的宇宙体积-使用更新版本的SPH+ N-体树代码汽油与H $_2$非平衡丰度跟踪，H $_2$冷却，和现代SPH实现。我们改变$J_{\rm crit} $从$30$到$10^3$的单位为$J_{21}$，以研究这个参数如何影响种子黑洞的数量和宿主星系的类型。我们专注于黑洞的形成作为一个功能的环境，晕质量，金属丰度，并接近莱曼-沃纳源。巨大的黑洞种子在$J_{\rm crit}$阈值较低的情况下形成得更丰富，但不管$J_{\rm crit}$如何，这些种子通常形成于最近开始恒星形成的晕中。我们的结果并没有证实所提出的原子冷却晕对情景;相反，黑洞种子主要形成在低金属丰度的晕袋中，而这些晕袋已经承载了恒星的形成。
2018-06-11 astro-ph.GA
Modelling the cosmological Lyman-Werner background radiation field in the Early Universe
本文通过后处理高分辨率FiBY模拟，建立了z≥6早期宇宙的莱曼-沃纳背景辐射场精确模型，更新了关键化学反应截面并引入多种星族光谱，揭示了其强度演化和空间不均匀性，可用于调控高红移低质量暗晕中恒星与黑洞种子形成。
2023-04-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
An analytic resolution to the competition between Lyman-Werner radiation and metal winds in direct collapse black hole hosts
一个接近恒星形成星系的原始原子冷却晕提供了一个形成大质量直接坍缩黑洞（DCBH）种子的天然途径，这些种子可能是$z>6$红移类星体的祖先。晕的紧密接近使得足够的莱曼-维尔纳通量能够有效地解离原子冷却晕的核心中的H $_2$。一个温和的背景也可能需要延迟恒星形成的原子冷却晕，往往归因于遥远的背景星系。在这封信中，我们调查的影响，金属富集的背景星系和密切的恒星形成星系在极其不利的条件下，如瞬时金属混合。我们发现在DCBH形成的时间窗口内，富集水平从未超过临界阈值（Z $_{cr} \sim 1 \times 10^{-5} \ \rm Z_{\odot})$），并达到最大金属丰度Z $\sim 2 \times 10^{-6} \ \rm Z_{\odot}$。随着系统的发展，金属丰度最终超过临界阈值，在DCBH形成很久之后。
2017-03-23 astro-ph.GA
Dust Attenuation of Lyman-Werner Feedback: Reassessing Early Super Massive Black Holes Seed Formation
本文通过定制半解析模型引入尘埃屏蔽方案，发现适度尘埃增丰可削弱LW辐射场以保留H₂冷却，拓展了高红移超大质量黑洞重种子的形成范围，改变了不同种子种群的相对重要性。
2025-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Predicting the number density of heavy seed massive black holes due to an intense Lyman-Werner field
本研究重新实现莱曼-沃纳通道模型，结合Renaissance模拟，预测高红移大质量黑洞数密度峰值约10^-4 cMpc^-3，发现该通道与JWST观测不兼容，仅能解释少数高红移活动星系核。
2025-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
From dark matter halos to pre-stellar cores: High resolution follow-up of cosmological Lyman-Werner simulations
氢分子使原始气体冷却，促进其坍缩成原始晕内的第三星族恒星。来自这些恒星的莱曼-维尔纳（LW）辐射可以逃离晕，并通过破坏其他晕中的H $_2$来延迟恒星的形成。由于宇宙学模拟表明，增加背景LW场强度增加了恒星形成所需的平均晕质量，我们对选定的晕进行了后续模拟，以研究这对人口III IMF的连锁效应。我们遵循5晕的$J_{21}$ = 0，0.01和0.1 LW的场强，解决前恒星的核心密度$10^{-6}$ g cm $^{-3}$（10 $^{18}$ cm $^{-3}$）之前，插入汇粒子和以下的碎裂行为数百年进一步。我们发现，吸积到水槽的模拟结束时的质量是成比例的质量内的$\sim 10^{-2}$ pc分子的核心，这是不相关的初始质量的晕。因此，对于质量超过褐矮星极限的IMF显示出对LW强度的依赖性很小，尽管它们确实显示出形成的低质量团块数量的变化。由于这里测试的背景LW场强范围涵盖了文献中最有可能的值，我们得出结论，所谓的Pop III.2恒星的IMF与Pop III.1恒星的初始种群没有显着差异。因此，原始的IMF很可能在下一代星族II恒星形成之前保持不变。
2023-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The Collapse of Atomically-Cooled Primordial Haloes. I. High Lyman-Werner Backgrounds
本研究通过数值模拟追踪原子冷却原初暗晕的重子坍缩过程至足以形成直接坍缩黑洞的时长，发现吸积盘碎裂普遍存在，多形成双星或多超大质量恒星系统，且原初宇宙中多直接坍缩黑洞形成是普遍现象。
2023-04-13 astro-ph.GA
LYRA ultra-faints: The emergence of faint dwarf galaxies in the presence of an early Lyman-Werner background
LYRA模型研究早期里曼-韦纳背景对矮星系形成的影响，发现LWB强度影响星系质量-晕质量关系，较弱LWB导致平缓关系，较强LWB在特定质量处出现转折。
2025-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-Werner Escape Fractions from the First Galaxies
直接坍缩黑洞在$z \approx 10-20$的原始原子冷却晕中形成，可能是高红移超大质量黑洞（BH）的种子。为了创造一个巨大的BH种子，需要防止宿主晕形成恒星。因此，为了抑制H $_2$冷却，需要用大通量的莱曼-沃纳（LW）UV光子照射H $_2$。在这种情况下，一个关键的不确定性是逃逸部分的LW辐射从第一个星系，在这个时代的紫外光子的主要来源。为了更好地约束这种逃逸分数，我们已经进行了辐射流体动力学模拟的HII区域的增长和其相关的光解区域在第一个星系使用ZEUS-MP代码。我们发现，LW逃逸分数的关键取决于电离前沿（I-前）的传播。对于越过晕的R型I型波前，LW逃逸分数总是大于95%。如果晕稍后从外向内重组，由于光谱软化和减弱，在晕的静止框架（近场）中的LW逃逸分数下降到零。分析缓慢移动的D型I-波前需要进行详细而仔细的分析，其中逃逸分数取决于微观物理，可以在近场小至3%，在远场为61%，或者在近场和远场都大至100%。
2017-01-30 astro-ph.GA
Impact of gas spin and Lyman-Werner flux on black hole seed formation in cosmological simulations: implications for direct collapse
直接坍缩黑洞~（BH）是产生大质量$z\gtrsim 6$类星体的有希望的候选者，但它们的形成需要微调的条件。在这项工作中，我们使用宇宙学变焦模拟系统地研究了形成BH种子所需的：1）低气体角动量，2）最小入射Lyman-Werner~（LW）通量的影响。我们探测了种子的形成（具有总质量为$> 3000\times M_{\mathrm{seed}}$和致密的贫金属气体质量$> 5\times M_{\mathrm{seed}}$的晕中的$M_{\rm seed} \sim 10^4$ - $10^6 M_{\odot}/h)$的初始质量）。我们发现，种子形成晕有恒星形成和金属富集的历史，但包含致密的口袋，贫金属气体。当播种进一步限制到低气体自旋的晕，形成的种子的数量被抑制的因素相比，基线模型的$\sim6$，无论种子质量。如果要求致密的贫金属气体具有临界LW通量（$J_{\mathrm{crit}}$），则晶种形成受到更强烈的影响。即使$J_{\mathrm{crit}}$值低至$50J_{21}$，也不会形成$8\times10^{5}M_{\odot}/h$种子。虽然较低质量（$1.25\times10^{4},1\times10^{5} M_{\odot}/h$）种子确实形成，但与$\sim10^4~M_{\odot}/h$气体质量分辨率下的基线模型相比，它们受到强烈抑制（通…
2021-11-23 astro-ph.GA
A Semi-analytic Framework of Population III and Subsequent Galaxy Formation on Cosmological N-body Simulations
该研究提出一个在暗物质晕合并树上运行的半解析框架，自洽考虑莱曼-沃纳反馈和流速度，用于模拟Pop III恒星形成，预测原子冷却晕中可形成超大质量恒星，足以解释高红移类星体。
2025-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Line Overlap and Self-Shielding of Molecular Hydrogen in Galaxies
莱曼和维尔纳带中的谱线重叠效应，在星系的原子到分子跃迁研究中经常被忽略，在低金属量环境中大大增强了分子氢的自屏蔽，并且在金属量低于约10%太阳能的尘埃屏蔽中占主导地位。我们实现了宇宙流体动力学模拟的经验模型，对观测数据进行校准，并提供拟合公式的分子氢分数作为气体密度的函数在不同的空间尺度上，并在不同的尘埃丰度和星际辐射场的环境。我们发现，线重叠，而重要的详细的辐射转移在莱曼和维尔纳带，只有一个小的影响，恒星形成星系尺度上，这在更大的程度上，是由恒星反馈。
2016-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The seeds of supermassive black holes and the role of local radiation and metal spreading
我们提出了宇宙流体动力学模拟，包括原子和分子的非平衡化学，多频辐射转移（0.7-100 eV的采样超过150个频率箱）和恒星星族演变来研究的主机候选人的超大质量黑洞的种子来自直接坍缩的气体在原始晕（直接坍缩黑洞，DCBH）。我们一贯地址所发挥的作用，原子和分子冷却，恒星辐射和金属扩散的C，N，O，Ne，Mg，Si，S，Ca，Fe等。从原始来源，以及它们的影响下，不同的假设早期源发射率，初始质量函数和金属产量附近的静止原星系。我们发现，假定的DCBH主机候选人需要强大的原始恒星世代，因为常见的太阳类恒星和热OB型恒星既不能确定直接坍缩的条件，也不能建立一个解离的莱曼-沃纳背景辐射场。热和分子特征的DCBH主机候选人的情况下，非常大质量的原始恒星似乎有利，照明莱曼-沃纳强度具有1-50 J21的值。然而，额外的非线性过程，如合并事件，子结构的形成，旋转运动和光蒸发，应抑制纯DCBH的形成在2/3的情况下。局部湍流可以延迟气体的直接坍缩，几乎与其他环境条件无关。距离小于5千秒差距的大莱曼-维尔纳通量的影响受到金属污染的严重限制。
2019-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the number density of "direct collapse" black hole seeds
数百万太阳质量以上的超大质量黑洞（BH）位于大多数本星系的中心，但它们也为活动星系核和类星体提供能量，直到z=7。这一观测证据对BH的生长和第一批BH种子的质量提出了强有力的限制。“直接坍缩”的情况非常吸引人，因为它导致了质量在10^4-10^6兆太阳的大质量黑洞种子的形成，这就很容易解释z=6-7的类星体是如何由质量大于10^9兆太阳的黑洞提供动力的。然而，直接坍缩似乎是罕见的，因为这种情况所需的条件是气体不含金属，存在强的光离解莱曼-维尔纳通量，以及在晕中心有大量气体流入，持续了10-100万年。我们进行了几个宇宙学流体动力学模拟，涵盖了大范围的盒子大小和分辨率，从而使我们能够了解几个物理过程对直接坍缩黑洞分布的影响。我们确定的直接崩溃可能发生的晕，并推导出BH的数密度。我们还调查流体动力学模拟，直接或后处理，和半分析研究之间的差异。我们发现，直接崩溃帐户BH在正常星系中，直接崩溃所需的临界莱曼-维尔纳通量必须远远低于预测的三维模拟，包括详细的化学模型。然而，当超新星反馈是相对较弱的，足够的直接崩溃BH解释z=6-7类星体，可以得到更现实的临界莱曼维尔纳通量值。
2019-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Connecting the Dots: UV-Bright Companions of Little Red Dots as Lyman-Werner Sources Enabling Direct Collapse Black Hole Formation
Yale University（耶鲁大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）
研究发现小红点的紫外亮伴星可能通过里曼-韦纳辐射促进直接坍缩黑洞形成，揭示了早期宇宙致密天体的形成机制。
2026-05-12 astro-ph.GA
How Massive Can a Population III Starburst Be? Simulating the First Galaxies with High Lyman-Werner Background
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Kyung Hee University（庆熙大学）
研究利用高里曼-韦纳背景辐射模拟早期星系，探讨III型恒星爆发的最大质量及金属丰度影响，发现高辐射下爆发受限于内部金属丰度。
2026-07-23 astro-ph.GA
Low-mass Pop III star formation due to the HD-cooling induced by weak Lyman-Werner radiation
该研究通过三维宇宙学模拟考察18种不同强度的LW辐射对原初气体云的影响，发现特定强度范围内HD冷却使温度低于200K并形成约1-16倍太阳质量的低质量核心，从而可能孕育不超过0.8倍太阳质量的低质量Pop III恒星，且恒星形成效率上限显著下降。
2023-11-17 astro-ph.GA
Exploring the nature of the Lyman-$α$ emitter CR7
CR 7是在$z>6$观测到的最亮的莱曼- $α$发射体，它显示出非常强的莱曼- $α$和HeII 1640 μ m线亮度，但没有金属线发射.先前的研究表明，CR 7要么拥有总恒星质量为$\sim 10^7\,\mathrm{M}_\odot$的年轻原始恒星，要么拥有$\gtrsim 10^6\,\mathrm{M}_\odot$的黑洞。在这里，我们探索不同的形成方案CR 7的半分析模型，随机抽样的基础上的暗物质合并树。由于恒星寿命短和早期金属富集，我们无法重现原始恒星源的观测约束，考虑到我们的模型假设。作为第一批恒星的残余物的黑洞要么质量不够大，要么存在于金属污染的晕中，排除了CR 7的这种可能解释。相反，我们的模型表明，直接坍缩的黑洞，在暴露于大莱曼-沃纳通量的无金属晕中形成，更有可能是CR 7的起源。然而，这一结果是在乐观的假设下得出的，未来的观察是必要的，以进一步限制CR 7的性质。
2016-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The First Billion Years project: birthplaces of direct collapse black holes
我们通过分析宇宙学的流体动力学模拟来研究直接坍缩黑洞可能形成的环境，这是第一个十亿年项目的一部分。这种模拟包括最相关的物理过程，导致直接崩溃的晕，最重要的是，分子氢耗尽的$H_2$和$H^-$从不断发展的莱曼-维尔纳辐射场的解离。我们选择了一个原始的原子冷却晕样本，这些晕在过去从未形成过恒星，没有被重元素污染，主要通过氢原子线冷却。其中，我们确定了六个可能隐藏通过直接坍缩形成的大质量种子黑洞（质量在$10^{4-6} M_{sun}$范围内）的晕。这些直接坍缩黑洞的潜在宿主形成为卫星，在15物理千秒差距的原星系范围内发现，恒星质量在$10^{5-7} M_{sun}$范围内，在过去的500万年里，最大恒星形成率为0.1 Msun/年，并暴露在邻近星系发出的最高通量的莱曼-沃纳辐射中。正是这些原星系的接近性使这些晕与样本的其他部分区分开来。
2017-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The elusive HI-> H2 transition in high-z damped Lyman-alpha systems
研究了高红移阻尼莱曼α系统中H2分子含量与HI柱密度的关系。我们发现，在log N（HI）（cm^-2）~21.5-22附近，H2分子含量显著增加，这是迄今为止在干预DLAs中尚未探测到的一种状态，超过该状态，大多数系统的log N（H2）> 17。这与朝向附近恒星的视线形成对比，在那里，一旦log N（HI）>20.7，这样的H2柱密度总是被检测到。这可以定性地解释为较低的平均金属丰度和可能较高的周围紫外线辐射的DLAs。然而，与银河系不同的是，整体分子分数保持适度，表明即使在大的N（HI）下，实际上只有一小部分整体HI与自保护的H2气体有关。具有非常高的N（HI）的阻尼莱曼α系统可能沿着类星体的视线出现，靠近主星系的中心，那里的气体压力更高。我们发现，在对数N（HI）~22和金属丰度~1/10太阳能的DLAs中，连续（尘埃）和线吸收（HI莱曼和H2莱曼和维尔纳带）在背景类星体上引起的颜色变化是显着的，但并不负责长期讨论的光学选择样品中缺乏这样的系统。相反，这些系统很可能被发现朝向本质上较暗的类星体，这些类星体支配着类星体的光度函数。在较高的金属丰度下，颜色偏置反过来应该是严重的。
2015-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the effect of Lyman alpha trapping during the initial collapse of massive black hole seeds
超大质量黑洞的一个可行的播种机制是银河系前暗物质晕中的直接气体坍缩路线，产生$10^4 - 10^6$太阳质量的物体。当防止气体冷却到低于$10^4$ K时，这些事件发生，这需要无金属和相对无H $_2$的介质。最初的坍缩通过氢原子跃迁冷却，但气体在高密度下对冷却辐射变得光学厚。我们利用一套基于宇宙学模拟的均匀密度和各向同性情况下的MonteCarlo辐射输运计算，探讨了Lyman- $α$俘获在这种坍缩系统中的作用.我们的方法包括非相干散射和双光子线冷却。我们发现，莱曼- $α$辐射被边缘捕获在秒差距尺度的引力不稳定的中心云，允许温度增加到50,000 K的数密度为$3 \times 10^4$ cm $^{-3}$和增加的金斯质量的五倍。有效的状态方程从低密度下的等温变化到在最大温度附近具有4/3的绝热指数，然后在较高密度下缓慢地退回到等温。我们的研究结果表明，莱曼- $α$捕获延迟初始崩溃，提高金斯质量。之后，高密度核心冷却回$10^4$ K，其被热包层包围，热包层的向内压力可以改变高密度下的碎裂尺度。
2017-06-07 astro-ph.GA
Formation of massive black holes in rapidly growing pre-galactic gas clouds
位于大质量星系中心的超大质量黑洞（SMBH）的起源在很大程度上是不受约束的。质量约为10，000太阳质量的超大质量恒星（SMS）的残余物提供了理想的种子候选者，称为直接坍缩黑洞。然而，它们在早期宇宙中的存在和形成环境仍然存在争议，它们的稀有性进一步加剧了对它们从头形成的建模问题。SMS模型表明，在无金属晕中，以超过临界值的下降率快速坍缩是形成原恒星核心的必要条件，然后形成SMS。利用辐射流体动力学模拟早期星系形成，我们显示了自然出现的无金属晕都足够大，并具有足够高的下降率，形成一个SMS。我们发现，在J_LW ~ 3 J_（21）强度下，并且在演化早期至少经历一个快速生长期的晕是SMS形成的理想摇篮。这种快速增长引起了大量的动力学加热，放大了来自20千秒差距外的一组年轻星系的莱曼-沃纳抑制。我们的研究结果强烈表明，结构形成动力学，而不是一个临界莱曼-沃纳（LW）流量，可能是在早期宇宙中的大质量黑洞形成的主要驱动力。我们发现，大质量黑洞种子在早期宇宙的过密区域中可能比以前认为的要普遍得多，其同动数密度高达10^-3 Mpc^-3。
2019-01-22 astro-ph.GA
Effects of binary stellar populations on direct collapse black hole formation
直接坍缩黑洞（DCBH）形成所需的临界Lyman-Werner通量（J $_{crit}$）取决于辐射光谱能量分布（SED）的形状。到目前为止，使用的SED已经代表了{现实}单个恒星星族。我们研究了双星恒星星族对DCBH形成的影响，这是由于它们对Lyman-Werner辐射场的贡献。虽然年龄$>$ 10百万年的二进制人口产生较大的LW光子输出，我们发现，相应的值J $_{crit}$可以高达100倍高于单恒星星族。我们把这归因于二进制的SED的形状，因为它们产生的H $^-$ photodetaching 0.76 eV的光子相比，单恒星星族的亚临界速率，重申的作用，H $^-$在DCBH形成中发挥。这进一步证实了这样的想法，即DCBH的形成是更好地理解在H $_2$-H $^-$光-破坏率参数空间中的一个关键区域，而不是一个单一的LW通量值。
2017-04-24 astro-ph.GA
Direct Collapse Supermassive Black Holes from Ultralight Dark Matter
研究超轻暗物质晕中光子参数共振激发产生莱曼-沃纳光子，以促成超大质量黑洞种子直接坍缩形成。
2025-05-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Impact of dust cooling on direct collapse black hole formation
在$ z > 6$对类星体的观测表明存在着几倍于$\rm 10^9 ~M_{\odot}$的黑洞。已经提出了许多模型来解释它们的存在，包括提供大量$\rm 10^5~M_{\odot}$种子的直接坍缩。等温直接坍缩需要一个强大的莱曼-维尔纳通量淬火$\rm H_2$形成在巨大的原始晕。在这项研究中，我们探讨了微量金属和灰尘富集的影响。我们用$\rm Z/Z_{\odot}= 10^{-4}-10^{-6}$对$\rm > 10^7~M_{\odot}$的两个晕进行了三维宇宙学模拟。我们的研究结果表明，最初的崩溃进行等温$\rm T \sim 8000$ K，但尘埃冷却变得有效的密度$\rm 10^{8}-10^{12} ~cm^{-3}$和气体温度下降到几个100 - 1000 K的$\rm Z/Z_{\odot} \geq 10^{-6}$。与$\rm Z/Z_{\odot} = 10^{-4}$的情况相比，在我们的模拟结束时，在$\rm Z/Z_{\odot} \leq 10^{-5}$的情况下没有发现重力束缚的团块。对于$\rm Z/Z_{\odot} \leq 10^{-5}$，观察到类似于零金属量情况的大的$\rm \geq 0.1~M_{\odot}/yr$流入速率，而对于$\rm Z/Z_{\odot} = 10^{-4}$，由于尘埃冷却和碎裂，流入速率开始较早下降。…
2016-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Enhanced direct collapse due to Lyman alpha feedback
我们评估了莱曼α冷却辐射对直接坍缩黑洞（DCBH）形成的影响。我们应用一个单区的化学和热演化模型，占光剥离的H-离子，前体的关键冷却剂H2，莱曼α光子在原子冷却晕在高红移的原始气体云的崩溃过程中产生。我们发现，光剥离的H-被困莱曼α光子可能会降低的水平的H2-离解的背景辐射场所需的DCBH的形成大幅下降的临界通量的几个因素。这意味着早期宇宙中DCBH的预期数量密度可能会大幅增加，并支持DCBH可能是居住在今天相当一部分星系中心的BH的种子的观点。我们发现，分离的H-莱曼α的临界通量的相对较高的背景辐射温度，预计从年轻的，热的恒星在早期宇宙的特征发射的影响最大。这支持了最高红移类星体的DCBH起源。
2017-02-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of reionization on the formation of supermassive black hole seeds
直接坍缩黑洞（DCBH）是由早期宇宙中原子冷却的原始气体坍缩形成的，是超大质量黑洞种子的有力候选者。DCBH被认为是在存在强分子解离的莱曼-沃纳（LW）辐射场的情况下在原子冷却晕中形成的。在这种情况下，恒星形成星系可能是LW辐射的来源，来自这些星系的电离辐射可能伴随着LW辐射。我们目前的宇宙学模拟解决的原始气体坍缩成一个原子冷却晕，包括LW和电离辐射的影响。我们发现，在气体没有自屏蔽电离辐射的情况下，坍缩可以延迟约2500万年。当电离的气体确实坍缩时，存在的自由电子催化H2的形成。反过来，H2冷却在晕的中心变得有效，并且防止了DCBH的形成。然而，我们强调，在许多情况下，气体坍缩成原子冷却晕在高红移是自屏蔽电离辐射。因此，只有在一小部分这样的晕中，DCBH的形成由于再电离而被阻止。
2015-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
On the Prevalence of Super-Massive Black Holes over Cosmic Time
研究了原始星系晕中超大质量黑洞种子的丰度。我们探讨的假设，暗物质晕超过临界晕质量M_c有一定的概率p已经产生了SMBH种子。目前对本地中等质量星系的观测限制了这些参数：对于$M_c=10^{11}M_\odot$，所有的晕都必须被播种，但是当采用较小的M_c质量时，播种的效率要低得多。这些限制也降低了局域和高红移宇宙中黑洞的数量密度。z~6类星体的空间密度取决于它们的典型晕质量，而晕质量可以通过计算附近的Lyman Break Galvanes和Lyman Alpha Emitter来限制。对于这两个观测值，我们的模拟表明，单场预测太多样化，使明确的声明，在文献中的混合索赔协议。如果类星体不局限于最大质量的宿主晕，它们可能只占SMBH总体的一小部分（约10^-5）。最后，我们从SMBH合并产生了广泛的引力事件的预测。我们定义了一个新的LISA诊断图来测量SMBH空间密度和晕并与黑洞并合之间的典型延迟。虽然以前的工作已经探讨了具体的情况下，我们的结果保持独立的种子机制，种子质量，遮蔽，加油方法和占空比。
2019-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Beyond the Goldilocks Zone: Identifying Critical Features in Massive Black Hole Formation
该研究利用Renaissance模拟结合统计与机器学习方法，分析高红移下35个DCBH候选宿主晕的特征，发现其形成更依赖核心内部性质而非外部环境，推翻了需处于“金凤花区”的观点，为DCBH亚网格模型提供指导。
2025-02-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Identification of Candidate Halos Hosting Massive Black Hole Seeds in the $\textit{Renaissance}$ Simulations with Support Vector Machines
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文利用支持向量机识别早期宇宙中可能形成直接坍缩黑洞的暗物质晕，通过优化模型参数和特征选择，确定金属licity、Lyman-Werner辐射通量和暗物质星系质量等关键参数，为宇宙学模拟提供概率性种子形成方案。
2026-04-27 astro-ph.GA
Songlines from Direct Collapse Seed Black Holes: Effects of X-rays on Black Hole Growth and Stellar Populations
在过去的十年中，超大质量黑洞（SMBH）的增长与星系的形成和演化有着错综复杂的联系，并且是星系组装的关键因素。为了研究SMBH的起源，我们进行了宇宙学模拟，目标直接坍缩黑洞（DCBH）种子形成的情况下，存在两个不同的强莱曼-沃纳（LW）背景场。这些模拟包括来自中心大质量黑洞（MBH）的X射线辐射、$\rm{H}_2$的自屏蔽以及来自无金属和富金属恒星的恒星反馈。我们发现，在这两个模拟中，本地X射线反馈诱导无金属恒星形成$\sim 0.5$ MYR后MBH的形式。MBH吸积速率在两个模拟中都达到最大值$10^{-3}$ $M_{\odot}$ yr $^{-1}$。然而，占空比不同，对于高和低LW情况，分别导出为$6\%$和$50\%$。与低LW情况下的$16\%$相比，高LW情况下的MBH仅在1亿年内增长$\sim 6\%$。我们发现，最大吸积速率由局部气体热力学决定，而占空比则由大尺度气体动力学和气藏决定。我们的结论是，辐射反馈中央MBH在恒星形成的核区域和窒息初始MBH的增长中起着重要的作用，相对于典型的爱丁顿速率参数，和初始MBH的增长可能会受到本地LW辐射场。
2014-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Feedback-regulated Super Massive Black Hole Seed Formation
高红移超大质量黑洞种子的性质是宇宙学中的一个关键问题。直接坍缩黑洞（DCBH），形成在原始的，原子线冷却晕，照明莱曼-沃纳（LW）紫外线通量超过临界阈值J_crit，代表了一个有吸引力的可能性。我们研究在宇宙演化过程中何时何地满足这些条件。对于LW强度J_LW，我们考虑了与恒星形成星系附近背景值的偏离。对于原始晕部分，我们考虑了（i）超新星驱动的外流，以及（ii）来自祖先晕的固有污染。我们估算了DCBH形成点的丰度n_DCBH（z），发现它随着宇宙时间的增加而增加，从n_DCBH（z=20）~ 1 e-12 - 1 e-7 cMpc^-3增加到n_DCBH（z=10）~ 1 e-10 - 1 e-5 cMpc^-3。我们的分析表明，星系风可能具有重要的作用，它可以将预测的n_DCBH抑制几个数量级，并导致DCBH的形成优先发生在紫外最亮（M_UV ~ -22 ~-20）的恒星形成星系周围。我们的分析进一步强调了这些预测对（i）LW光子的逃逸分数，（ii）J_crit和（iii）银河系外流处方的依赖性。
2014-05-26 astro-ph.GA
Extreme Primordial Star Formation Enabled by High Redshift Quasars
高红移类星体会发射大量的X射线光子，这些光子会将星系际介质加热到$\sim$ 10 $^6$ K。在如此高的温度下，原始气体将不会形成恒星，直到它组装成质量高达$\sim$ 10 $^{11}$ M $_{\odot}$的暗物质晕，此时热气体在重力的影响下坍缩并冷却。一旦发生这种情况，就会有一个巨大的原始气体库，恒星可以从中形成，这可能为早期宇宙中最明亮的星族III星暴奠定基础。支持这种情况，最近的观测类星体在z $\sim$ 6揭示了缺乏伴随莱曼$α$发射星系，与原始恒星形成的抑制与质量低于$\sim$ 10 $^{10}$ M $_{\odot}$晕一致。在这里，我们模拟了原始气体的化学和热演化，因为它坍缩成这样一个巨大的晕辐射附近的类星体在运行到一个巨大的波普III星暴。我们发现，在$\sim$ 100千秒差距的最高红移类星体发现的类星体宿主星系中产生的莱曼-维尔纳通量可能是高到足以刺激形成一个直接坍缩黑洞（DCBH）。用NIRCam仪器对单个已知的高Z类星体进行单点观测，可能是用詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找Pop III星和DCBH的一个有希望的策略。
2019-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Light, medium-weight or heavy? The nature of the first supermassive black hole seeds
在$z>6$对超亮类星体的观测揭示了超大质量黑洞（SMBH $>10^9 \rm M_{\odot}$）的快速增长，其起源仍然难以解释。它们的祖先可能是大质量无金属恒星（轻种子）的残余，通过恒星碰撞（中等质量种子）和/或大质量气体云直接坍缩（重种子）形成的。在这项工作中，我们调查的第一次在形成$z>6$ SMBHs在爱丁顿有限的气体吸积的情况下，这三个种子人口的相对作用。为此，我们在半解析数据约束模型中实现了莱曼-沃纳（LW）光离解辐射和金属/尘埃富集的空间波动的统计描述。这使我们能够设置BH种子形成的物理条件，在$z>6$的宇宙高度偏差区域探索它们的相对出生率。我们发现，列入中等重量的种子不定性地改变的生长历史的第一SMBH：虽然不太大规模的种子（$<10^3 \rm M_\odot$）形成在一个较高的速度，质量增长的一个$\sim 10^9 \rm M_\odot$ SMBH在$z<15$是由有效的气体吸积（在亚爱丁顿速率）到其沉重的祖先（$10^5 \rm M_\odot$）。这一结论独立于LW辐射的临界水平，甚至当中等重量的种子被允许在更高的金属丰度星系中形成时，通过所谓的超级竞争吸积场景。我们的研究表明，$z \sim 6$ SMBHs的谱系的特点是丰富多样的BH祖细胞，这只代表了一小部分（$< 10 - 20\%$）的所有BH种子星系在$z > 15$。
2021-06-15 astro-ph.GA
Effects of turbulence and rotation on protostar formation as a precursor to seed black holes
上下文第一个超大质量黑洞的种子可能是由$\gtrsim 10^4$ K晕中的热原始气体直接坍缩产生的，形成超大质量或准星作为中间阶段。目标。我们探讨了在强烈的莱曼-维尔纳辐射背景下，原始气体坍缩所导致的原恒星的形成。特别是，我们调查的湍流和旋转的气体云的碎裂行为的影响。我们通过改变初始湍流和旋转速度来实现这一目标。方法.我们进行了3D自适应网格细化模拟，分辨率为64细胞每牛仔裤长度使用ENZO代码，模拟形成一个原恒星高达前所未有的高中心密度的$10^{21}$厘米$^{-3}$，和空间尺度的几个太阳半径。为了实现这一目标，我们采用KROME软件包来改进化学和热过程的建模。结果我们发现，模拟的气体云的物理性质变得相似的小尺度上，无论初始量的湍流和旋转。在达到最高级别的细化之后，模拟已经另外演化了~5次自由落体时间。在每次模拟结束时，都会形成一个半径为$2 \times 10^{-2}$ AU、质量为~ $7 \times 10^{-2}$ M $_{\odot}$的单一束缚团块，标志着原恒星形成的开始。无论初始湍流或旋转量如何，在模拟结束时都没有观察到强烈的碎裂，并且发现每年有几个太阳质量的高吸积率。在如此高的吸积率下，一颗准恒星$10^5$ M $_{\odot}$有望在$10^5$年内形成。
2014-10-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman Alpha Signatures from Direct Collapse Black Holes
“直接坍缩黑洞”（DCBH）为红移高达z~7的超大质量黑洞提供了可能的种子。我们研究莱曼α（Lya）辐射转移通过简化表示的DCBH方案。我们发现坍缩云的引力加热导致Lya冷却光度高达~ 1 e38（M_gas/1 e6 Msun）^2 erg/s。在坍缩的最后阶段，Lya的产生速率可以显著地更大，但是碰撞去激有效地抑制了出现的Lya通量。在云的特定演化阶段，中心源的光电离将Lya光度提高到L~ 1 e43（M_BH/1 e6 M_sun）erg/s，其中M_BH表示为该源提供动力的黑洞的质量。我们预测，Lya谱线的宽度和速度偏移范围从几十到几千公里/秒，敏感地依赖于云的演化状态。我们还将我们的预测与CR 7（Sobral et al. 2015）的观测结果进行了比较，CR 7是一种z~7的发光Lya发射体，可能与DCBH有关。如果CR 7是由一个黑洞提供能量的，那么它的Lya通量就需要M_BH> 1 e7 M_sun，这超过了DCBH最初形成时的质量。观测到的Lya谱的宽度表明，氢的柱密度很低，log [N_HI/cm^-2]~19-20。Lya光谱的形状表明这种气体正在流出。这些要求意味着，如果CR 7含有DCBH，那么使其形成的物理条件已被大部分消除，这与理论预期一致。
2016-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
ALP Dark Matter, Cosmological Magnetic Fields and the Direct Collapse Black Hole Formation Scenario
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；McGill University（麦吉尔大学）
本研究探讨ALP暗物质与宇宙磁场相互作用如何产生足够的里曼-韦纳光子通量，从而支持直接坍缩黑洞形成模型。
2026-02-25 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Formation of Heavy Seed Black Holes and Little Red Dots-like Compact Clusters in Metal-enriched Star-forming Regions
Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学系）；Department of Applied Physics, Faculty of Engineering, Kanagawa University（神奈川大学工学部应用物理系）；Department of Astronomy, School of Science, University of Tokyo（东京大学理学部天文学系）；Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics（中央研究院天文及天文物理研究所）；Heidelberger Institut für Theoretische Studien（海德堡理论研究所）
本研究通过宇宙学辐射流体动力学模拟，发现富金属成簇恒星形成区可形成重种子黑洞与类小红点致密星团，揭示三者是强辐射弱富金属环境的关联产物。
2026-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Observational signatures of massive black hole formation in the early universe
太空望远镜对大质量黑洞形成过程的观测可能是理解超大质量黑洞和高红移类星体起源的关键。为了建立诊断他们的检测和确认，我们研究了一个新生的大规模，所谓的直接坍缩，黑洞，诱导附近的大规模无金属恒星形成波的模拟，独特的播种方案和非常高的红移。在这里，我们描述了一系列不同的颜色和发射线强度，依赖于恒星形成和黑洞吸积的相对强度。我们预测，即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜可能能够检测和区分一个年轻的星系，它拥有一个直接坍缩的黑洞在这种配置在红移15，只有20,000秒的总曝光时间在四个过滤器，关键是约束超大质量黑洞播种机制和早期增长率。我们还发现，一个巨大的种子黑洞产生强大的，H $_2$离解莱曼-沃纳辐射。
2018-09-10 astro-ph.GA
Direct-collapse supermassive black holes from relic particle decay
本研究提出遗迹粒子衰变产生的LW光子背景可抑制分子氢形成，通过动态模拟重子云坍缩、DM晕绝热收缩及光子原位产生，发现可行参数空间使云直接坍缩形成高红移超大质量黑洞。
2024-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Positive or Negative? The Impact of X-ray Feedback on the Formation of Direct Collapse Black Hole Seeds
附近的莱曼-维尔纳（LW）光子源被认为是离解H $_2$并允许形成直接坍缩黑洞种子的中心组成部分。附近的辐射源预计也会产生大量的氢电离光子和X射线光子。在这里，我们研究的反馈效应的X射线光子，包括光谱由于高质量的X射线双星上的星系与恒星光谱。我们明确地追踪从附近源出现的光子包，并追踪多频源（$(E_{\rm photon} = \rm{0.76\ eV \rightarrow 7500\ eV}$）的辐射和化学效应。我们发现，X射线有一个强烈的负反馈效应，相比恒星的唯一来源，当辐射源被放置在一个大于$\gtrsim 1 \ \rm kpc$的分离。X射线加热了围绕着坍缩晕的包层中的低密度和中密度气体，从而抑制了物质的流入。其结果是一个较小的封闭质量相比，恒星的情况下，只有。然而，对于$\lesssim 1 \ \rm kpc$的分离，X射线的反馈效应变得有些中性。在近距离处增强的LW强度使更多的H $_2$解离，并且这种气体仅由于恒星光子而被加热，因此X射线的增加并不显著。这种X射线反馈的距离依赖性表明，适居带存在于靠近形成中的星系，在那里X射线光子具有小得多的负反馈效应，并且存在创造大质量黑洞种子的理想条件。
2016-06-24 astro-ph.GA
Molecular Hydrogen in High-redshift Damped Lyman-α Absorbers
研究通过模拟探讨高红移星系际介质中分子氢的可能含量及检测方法，解释DLA低检测率的可能原因。
2025-12-09 astro-ph.GA
Ultra-Luminous X-ray Sources in Haro 11 and the Role of X-ray Binaries in Feedback in Lyman-alpha Emitting Galaxies
Lyman Break Analogs（LBA）是高红移Lyman Break Galeries（LBG）的局域替代物。对附近恒星爆发的研究表明，莱曼连续谱和线辐射被尘埃吸收，莱曼α辐射被中性氢共振散射。需要反馈源来防止散射并允许莱曼α发射逃逸。有两个X射线点源嵌入在Lyman Break Analog（LBA）星系Haro 11中。哈罗11 X-1是一个非常明亮的（L $_{X} \sim 10^{41}$ ergs s $^{-1}$），空间紧凑的源，具有硬X射线光谱。Haro 11 X-1类似于极端黑洞联星（BHB）M82 X-1。硬X射线谱表明Haro 11 X-1可能是一个低吸积态的黑洞双星。非常高的X射线亮度表明，一个中等质量的黑洞可能是形成超大质量黑洞的种子。源Haro 11 X-2具有X射线光度L $_{X} \sim 5\times10^{40}$ ergs s $^{-1}$和软X射线光谱。这有力地表明，Haro 11 X-2是一颗超亮态的X射线双星。Haro 11 X-2与莱曼α辐射源的恒星形成结重合，这增加了一种可能性，即来自X射线双星的强风在向星际介质注入机械能方面发挥了重要作用，从而吹走了星暴区域的中性物质，使莱曼α逃逸。我们认为，反馈X射线双星可能发挥了重要作用，使莱曼α发射逃逸星系在早期宇宙。
2015-07-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Growth of high redshift supermassive black holes from heavy seeds in the BRAHMA cosmological simulations: Implications of overmassive black holes
本研究利用BRAHMA宇宙学模拟探究高红移超重黑洞的增长机制，发现重种子模型需放宽条件并缩短黑洞并合延迟才能匹配观测结果，为早期黑洞形成提供了约束。
2024-06-20 astro-ph.GA
Signatures of black hole seeding in the local Universe: Predictions from the BRAHMA cosmological simulations
本文通过BRAHMA宇宙学模拟研究本地宇宙中黑洞种子的特征，发现矮星系中~10^5-10^6 M⊙黑洞保留种子印记，不同模型预测其丰度和占据率差异显著，为黑洞种子模型提供了探测方向。
2024-11-28 astro-ph.GA
Radiation Hydrodynamical Simulations of the Birth of Intermediate-Mass Black Holes in the First Galaxies
$z > 6$类星体种子的主要竞争者是在$z \sim$ 20的原子冷却晕中形成的直接坍缩黑洞（DCBH）。然而，形成10 $^5$ \Ms \的DCBH所需的莱曼-沃纳（LW）紫外背景是极端的，大约为10 $^4$ J $_{21}$，并且在早期宇宙中可能是罕见的。在这里，我们研究了中等质量黑洞（IMBHs）的形成在100和500 J $_{21}$的中等LW背景下，这在早期更为常见。这些背景允许晕生长到几个10 $^6$ - 10 $^7$ \Ms \和接近10 $^4$ K的维里温度，但不能完全将它们从H $_2$中灭菌。然后，气体坍缩通过Ly $α$和H $_2$快速冷却进行，其速度是普通Pop III恒星形成晕的10 - 50倍，但低于纯原子冷却晕的速度。以这种速率吸积的Pop III恒星变得蓝色和热，我们发现它们的电离紫外线辐射将它们的最终质量限制在1800 - 2800 \Ms \，在此之后它们会坍缩为IMBH。因此，在早期宇宙中，中等LW背景产生的IMBH远多于DCBH。
2021-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Blossoms from black hole seeds: properties and early growth regulated by supernova feedback
大质量黑洞（BH）存在于本地星系中，包括银河系和一些矮星系。黑洞的形成发生在宇宙早期，必须解释今天星系中黑洞的性质，特别是为什么有些星系拥有黑洞，而另一些星系没有。我们调查的形成，分布和生长的BH“种子”使用自适应网格加密代码Ramses。我们开发了一个实现BH形成在密集，低金属含量的环境中，所倡导的模型调用的第一代恒星的崩溃，或致密的核星团。种子质量是根据恒星形成速率和恒星初始质量函数逐个计算的。这种自洽的方法种子黑洞使我们能够研究黑洞在宇宙学背景下的分布及其随宇宙时间的演化。我们发现，所有高质量的星系往往是一个主机的BH，而低质量的同行有一个较低的概率托管BH。在BH形成时代结束后，这种概率受到星系生长的调制。模拟的黑洞连接到低红移观测样本，并跨越了类似的范围内的吸积性质的莱曼-破裂类似物。低质量星系中黑洞的生长受到强烈的超新星反馈的阻碍。因此，矮星系中黑洞的性质仍然是黑洞形成的实验平台。模拟与强大的超新星反馈，这是能够淬火BH吸积浅势阱，产生星系和BH更好地符合观测约束。
2017-07-26 astro-ph.GA
Compact [OIII] emission-line regions ("Green Seeds") in $\mathrm{Hα}$ emitters at Cosmic Noon from JWST Observations
基于JWST JADES巡天数据，研究宇宙正午时期Hα发射体中的致密[OIII]发射线区（Green Seeds），发现其高等效宽度和可能的LyC泄漏，推测其形成机制及作为球状星团前体的潜力。
2025-03-01 astro-ph.GA
Primordial Gas Collapse in The Presence of Radiation: Direct Collapse Black Hole or Population III star?
宇宙演化的第一个十亿年标志着第一批恒星、黑洞和星系的形成。来自第一个星系的辐射在确定邻近晕中坍缩的原始气体的最终状态方面起着重要作用。这是因为原始气体的主要冷却剂是分子氢，它可以被能量范围为$11.2 - 13.6$ ~eV的莱曼-沃纳光子解离成原子氢。氢分子的冷却会导致第三类恒星的形成，而氢原子的冷却则会导致超大质量恒星（或准恒星）的形成，从而导致大质量$10^{4-5} M_\odot$黑洞的形成，或直接坍缩黑洞。这个辐射场的光谱对于确定原始气体云是形成了第三类恒星还是形成了一个非常大质量的黑洞至关重要。我们将在下面探讨这种情况，并讨论辐射光谱如何影响坍缩的结果。
2018-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Assembly of supermassive black hole seeds
我们提出了一套六个完全宇宙学，三维模拟的原子冷却晕在早期宇宙的崩溃。我们使用移动网格程序arepo和改进的原始化学网络来演化流体动力学和化学方程。强莱曼-沃纳背景的加入抑制了分子氢冷却，并允许气体在约8000 K的温度下几乎等温地析出。强大的引力矩有效地消除了角动量，导致气体的中心坍缩，在晕的中心形成了一颗超大质量的原恒星。我们使用两种方法来模拟原恒星：通过与其他下沉粒子合并而生长的下沉粒子，以及导致绝热核心形成的刚性状态方程。我们施加阈值密度$10^8$，$10^{10}$，和$10^{12}\,\text{cm}^{-3}$的汇粒子的形成和刚性状态方程的发病研究的晚期，中期和早期阶段的原恒星的演化，分别。我们遵循它的增长质量$\simeq 10\,\text{M}_\odot$ $\simeq 10^5\,\text{M}_\odot$，与平均吸积率$\langle\dot{M}_\star\rangle \simeq 2\,\text{M}_\odot\,\text{yr}^{-1}$的下沉粒子，和$\simeq 0.8 - 1.4\,\text{M}_\odot\,\text{yr}^{-1}$的绝热核心。在模拟的最后，由中心天体辐射产生的HII区域早已脱离原恒星光球层，但电离辐射仍然被困在内部宿主晕中，因此尚未逃逸到星系际介质中。完全耦合的辐射流体动力学模拟是取得进一步进…
2018-09-05 astro-ph.GA
Heavy Seed Black Hole Growth in Metal-Enriched Halos through Disk-Induced Stellar Disruptions: A Semi-Analytical Modelling
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Tsinghua University（清华大学）
本研究通过半解析模型，发现金属增丰晕中盘诱导的星族I/II潮汐瓦解事件可主导重种子黑洞早期增长，使质量在0.1 Gyr内从约1e4太阳质量增至约1e5太阳质量，缓解高红移黑洞候选体的质量张力。
2026-09-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Rapid Formation of Massive Black Holes in close proximity to Embryonic Proto-Galaxies
直接坍缩黑洞（DCBH）方案提供了一个形成大质量黑洞的解决方案，为早期宇宙中观测到的明亮类星体提供动力。形成DCBH的先决条件是避免形成（质量小得多的）第三星族恒星--这可以通过莱曼-沃纳（LW）辐射（E $_{\rm{LW}}$ = 12.6 eV）摧毁H $_2$来实现。我们发现，两个条件必须满足在原星系，将主机DCBH。首先，先前的恒星形成必须被延迟;这可以通过背景LW流量J $_{\rm BG} \gtrsim 100\ J_{21}$来实现。第二，在气体云发生引力坍缩之前，需要来自邻近恒星爆发原星系的强烈长波辐射爆发，以最终完全抑制恒星的形成。我们在这里首次使用高分辨率的流体动力学模拟，包括充分的辐射转移，这种低水平的背景，结合紧密的同步和初级原星系的次级原星系的辐射，不可避免地移动次级原星系上的等温原子冷却轨道，没有有害的影响，无论是光蒸发的气体或污染它的重元素。这些原子冷却的大质量原星系预计最终会形成质量为$10^4 - 10^5 M_{\odot}$的DCBH。
2017-03-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
