Most cosmological simulations of galaxy evolution include active galactic nucleus (AGN) feedback, typically seeding black holes with masses of $\geq 10^5\, h^{-1}\, \rm{M}_{\odot}$ when the dark matter halo exceeds a given threshold mass. Taylor & Kobayashi (2014) introduced a new model, which seeds black holes at $10^3\, h^{-1}\, \rm{M}_{\odot}$ based on gas properties alone, and motivated by the channel of black hole formation due to the collapse of the most massive first stars in the Universe. We compare the black hole mass when the dark matter halo mass is $10^{10}\, h^{-1}\, \rm{M}_{\odot}$ between the different seeding methods. We find that seeding based upon gas properties gives a distribution of black hole masses with $\langle \log M_{\rm{BH}} {/ \rm{M}_{\odot}} \rangle = (5.18 \pm 0.54)$ when dark matter halo mass is $10^{10}\, h^{-1}\, \rm{M}_{\odot}$, consistent with the {seeding criteria} used in other simulations. However, the evolution of individual galaxies can be strongly affected by the different seeding mechanisms. We also find that the mean value of the distribution of black hole masses at a given halo mass evolves over time, with higher masses at higher redshifts, indicative of downsizing. Our results can inform more physically motivated black hole and AGN feedback models in cosmological simulations and semi-analytic models.
ACORN I. Massive Black Hole Seeding and Tidal Disruption Events from Star Clusters in Cosmological Simulations
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥德孔波斯特拉大学）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Northwestern University（西北大学）；University of Florida（佛罗里达大学）
Seeding High Redshift QSOs by Collisional Runaway in Primordial Star Clusters
我们研究如何失控的恒星碰撞高红移，贫金属星团形成非常大质量的恒星（VMSs），可以直接崩溃到中等质量的黑洞（IMBHs）。我们遵循一对相邻的高红移迷你晕的演化与高分辨率，宇宙学流体动力学放大模拟使用自适应网格细化代码RAMSES结合非平衡化学包KROME。第一个坍缩的小晕被认为是将另一个的中央核星团（NSC）富集到临界金属丰度，足以形成红移为$z\approx27$的星族II（Pop. II）恒星。使用的空间配置的扁平，不对称的气体云形成的核心的金属富集晕，我们设置的初始条件，模拟一个最初的非球形星团的直接求和代码NBODY6相比，约2000 NBODY6模拟球形星团的广泛的星团参数。最终形成的VMS的质量很大程度上取决于NSC的初始质量和初始中心密度。对于我们的RAMSES模拟建议的初始中心密度，质量> 400 M $_{\odot}$的VMS可以在恒星质量为$\approx10^4$ M $_{\odot}$的星团中形成，并且对于更大质量和更密集的星团，这可以增加到远超过1000 M $_{\odot}$。我们发现在这样一个早期的宇宙时间在这些小晕中形成VMS的概率很高，这使得Pop.II星团的碰撞失控成为产生大量高红移IMBH的一个有希望的通道，这些IMBH可能作为超大质量黑洞的种子。
Strong magnetic fields and large rotation measures in protogalaxies by supernova seeding
我们提出了一个模型的播种和演化的磁场在原星系。超新星（SN）爆炸在原星系的组装提供磁种子场，随后被放大的压缩，剪切流和随机运动。我们实现的模型到MHD版本的宇宙学N-体/ SPH模拟代码GADGET和我们耦合的磁性播种直接到底层的多相描述的恒星形成。我们使用标准的LCDM宇宙学模拟了类银河星系晕的形成，并分析了随后演变的磁场的强度和分布。在典型的SN遗迹中，给定典型的尺度和磁场强度，一个偶极形的无发散磁场以10^{-9}G / Gyr的速率注入恒星形成区域。随后，磁场强度在几千万年的时间尺度上呈指数增长。当红移z=0时，整个星系晕都被磁化，磁场振幅在晕中心约为几个$μ$ G，在维里半径处约为10^{-9} G。此外，我们还分析了形成中的星系晕的内禀自转测度（RM）随红移的变化。平均晕内禀RM在红移z=4和z=2之间达到峰值，并在1000 rad m^{-2}附近达到绝对值。当晕向红移z=0维里化时，内禀RM值下降到平均值低于10 rad m^{-2}。在高红移时，个别恒星形成区的分布，以及因此而产生的磁化区是广泛的。在我们的银河系磁场演化模型中，种子磁场的幅度和分布不再是一个自由参数，而是由宇宙结构形成过程中的恒星形成过程自洽地决定的。
First results of AMBRA: Abundant Seeds and Early Mergers as a Pathway to the First Massive Black Holes
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Virginia Institute for Theoretical Astronomy, University of Virginia（弗吉尼亚大学理论天体物理研究所）；University of Florida（佛罗里达大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森尼天体物理中心）
The SEEDZ Simulations: Methodology and First Results on Massive Black Hole Seeding and Early Galaxy Growth
Maynooth University（梅努斯大学）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University College Cork（科克大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
Magnetogenesis by galactic processes: impact on circumgalactic and intergalactic fields
Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙物理数学研究所）；Center for Data-Driven Discovery, Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 数据驱动发现中心）；Kavli Institute for Particle Astrophysics & Cosmology (KIPAC), Stanford University（斯坦福大学 Kavli 粒子天体物理与宇宙学研究所）
Seeds to success: growing heavy black holes in dense star clusters
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，格兰萨索国家实验室）；Universität Heidelberg, Zentrum für Astronomie (ZAH), Institut für Theoretische Astrophysik（海德堡大学天体物理中心（ZAH），理论天体物理学研究所）
The formation of supermassive black holes from Population III.1 seeds. IV. Self-regulated seeding from supermassive star ionizing feedback
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；University of Modena & Reggio Emilia（摩德纳与雷焦艾米利亚大学）；University of Oxford（牛津大学）；University of Memphis（孟菲斯大学）；Center for Astrophysics, Harvard and Smithsonian（哈佛史密松天体物理中心）；Università degli Studi di Trieste（的里雅斯特大学）；INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）
The Road to Normalcy: Environment-Driven Evolutionary Pathways for Primordial Black Holes
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Weinberg Institute for Theoretical Physics, Texas Center for Cosmology and Astroparticle Physics, University of Texas at Austin（韦恩伯格理论物理研究所，德克萨斯宇宙学与天体粒子物理中心，德克萨斯大学奥斯汀分校）；Cosmic Frontier Center, The University of Texas at Austin（宇宙前沿中心，德克萨斯大学奥斯汀分校）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）；Universität Heidelberg, Zentrum fur Astronomie, Institut für Theoretische Astrophysik（海德堡大学，天文学中心，理论天体物理学研究所）；Yale University（耶鲁大学）；Black Hole Initiative, Harvard University（黑洞倡议项目，哈佛大学）
The Pantheon+ Analysis: Forward-Modeling the Dust and Intrinsic Colour Distributions of Type Ia Supernovae, and Quantifying their Impact on Cosmological Inferences
