The Birth of Binary Direct-Collapse Black Holes
在$z \sim$ 15 - 20的原子冷却晕中，在灾难性的重子坍缩过程中形成的超大质量原始恒星可能是宇宙中第一批类星体的起源。然而，迄今为止，还没有任何模拟以足够高的分辨率或足够长的时间来跟踪这些晕的演变，以确定坍缩是否真的产生了SMS。在这里，我们报告了新的宇宙学模拟重子坍缩在原子冷却晕的时间足够长的SMS形成和死亡的直接坍缩黑洞（DCBH）。我们发现，建立这样的恒星所需的高坍缩率确实会持续到它们生命的尽头，并可能在此后推动它们的黑洞的快速增长。我们的模拟还表明，二进制甚至小倍数的SMS可以形成低自旋和高自旋晕，分别。这一发现提出了令人兴奋的前景，即在未来十年内，用{ \em James Webb太空望远镜}和地面望远镜在近红外探测来自DCBH与LISA合并和潮汐破裂事件的引力波。
2020-03-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Role of primordial black holes in the direct collapse scenario of supermassive black hole formation at high redshifts
在本文中，我们探讨了吸积原始黑洞作为加热源的塌缩气体的背景下，直接塌缩黑洞的情况下形成的超大质量黑洞（SMBHs）在高红移，$z\sim 6-7$。直接坍塌模型工作的基本要求之一是使下落气体的温度保持在$\approx 10^4$ K。我们表明，即使在现有的丰度限制下，原始的黑洞的质量$\gtrsim 10^{-2} \ {\rm M}_\odot$，可以加热塌陷气体的程度，${\rm H}_2$的形成被抑制。塌缩气体可以将其温度保持在$10^4$ K，直到气体达到临界密度$n_{crit} \approx 10^3$ cm $^{-3}$，在该临界密度下，${\rm H}_2$的旋转振动态接近局部热力学平衡，并且${\rm H}_2$冷却变得无效。在没有${\rm H}_2$冷却的情况下，塌陷气体的温度保持在$\approx 10^4$ K，即使它进一步塌陷。我们讨论的情况下，随后的角动量去除和路线，找到通过超大质量恒星或超大质量磁盘崩溃。
2018-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
3-cm Fine Structure Masers: A Unique Signature of Supermassive Black Hole Formation via Direct Collapse in the Early Universe
直接坍缩黑洞（DCBH）方案描述了原始气体云直接等温坍缩成一个质量为10^4-10^6 M_太阳的黑洞。在这篇论文中，我们证明了在T~10^4 K时具有低分子丰度的原始气体的大HI柱密度--这代表了DCBH方案的关键方面--为用被捕获的莱曼α（Lya）光子泵浦原子氢的2 p能级提供了最佳条件。这种Lya抽运机制引起2s_1/2-2p_3/2跃迁的反转能级布居，并因此引起3.04cm（静止坐标）处的受激精细结构发射。我们表明，简化模型的DCBH方案放大CMB高达10^5倍，以上的微波激射饱和。3cm跃迁的超精细分裂产生特征宽（FWHM ~在观测者坐标系中为数十MHz）的非对称谱线轮廓。该信号对着~ 1-10 mas的角标度，其转换为~ 0.3-3 microJy的通量，这是用SKA 1-MID计划的超深勘测可检测到的。虽然具有挑战性，但由于信号在云坍缩时间的一小部分是可见的，因此匹配所需的物理条件意味着对红移3厘米发射线的检测将为DCBH场景提供直接证据。
2016-01-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological Simulations of Early Blackhole Formation: Halo Mergers, Tidal Disruption, and the Conditions for Direct Collapse
大质量原始气体云的引力坍缩被认为是早期宇宙中超大质量黑洞形成的一个有希望的途径。我们研究的条件，所谓的直接坍缩（DC）黑洞形成在一个完全的宇宙学背景下。我们结合了半解析模型的早期星系形成与晕合并树构建暗物质$N$体模拟。我们在一侧的$20\;h^{-1}\;\mathrm{Mpc}$体积中定位总共68个可能的DC位点。然后，我们进行流体动力学模拟42个选定的晕，详细研究他们的大规模云的演变。我们只发现了两个成功的例子，气体云迅速坍缩形成恒星。在其他情况下，引力坍缩是由附近的大质量晕施加的潮汐力阻止的，否则应该作为DC所必需的辐射源。冲压压力剥离干扰云接近源。在许多情况下，DC晕及其附近的光源晕在云坍缩开始之前合并。只有当DC晕通过主要合并聚集时，气体密度才会迅速增加，从而触发引力不稳定性。基于我们的宇宙学模拟，我们得出结论，DC的事件率是一个数量级小于以前的研究中报道的，虽然绝对率仍然是不好的约束。为了确定DC的临界辐射通量，必须跟踪DC云及其附近晕的动力学演化。
2016-11-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Direct collapse black hole formation via high-velocity collisions of protogalaxies
我们提出原星系的高速碰撞是形成高红移（z > 10）质量为~ 10^5 Msun的超大质量恒星的新途径。当由暗物质晕（维里温度约为10^4 K）组成的原星系以大于200 km/s的相对速度碰撞时，气体被冲击加热到约10^6 K，随后通过自由-自由辐射和He^+、He和H线辐射等压冷却。由于气体密度（> 10^4 cm^{-3}）高到足以通过碰撞解离破坏H_2分子，因此受冲击的气体永远不会冷却到~ 10^4 K以下。一旦一个质量约为10^5兆太阳的气体云达到这个温度，它就会变得引力不稳定，并形成一个SMS，SMS将通过广义相对论不稳定性迅速坍缩成一个超大质量黑洞（SMBH）。我们对通过这种情况形成的直接坍缩黑洞（DCBH）的数密度进行了简单的分析估计（用宇宙学N体模拟校准），并发现z = 10时n_{DCBH} ~ 10^{-9} Mpc^{-3}（共动）。这可能解释了明亮的高z类星体的丰富性。
2015-09-22 astro-ph.CO 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
The Direct Collapse of a Massive Black Hole Seed Under the Influence of an Anisotropic Lyman-Werner Source
超大质量黑洞种子形成的直接坍缩模型为现在在$z \gtrsim 6$常规观测到的类星体的起源提供了一个有吸引力的解决方案。我们使用自适应网格加密程序Enzo模拟了高红移气体的坍缩，包括H，He和H $_2$的九种化学模型。直接坍缩模型要求气体主要通过氢原子冷却。为此，我们模拟的各向异性辐射源的高红移晕的崩溃的效果。辐射源放置在距离塌陷物体3 kpc（物理）的位置。光源设置为仅在$12.8 \ \rm{eV}$处的莱曼-沃纳（LW）带中心单色发射。利用射线追踪技术自洽地跟踪了高红移源发出的长波辐射。我们发现，由于自屏蔽，少量的H $_2$是能够形成在非常中心的坍缩晕，即使在非常强的LW辐射。此外，我们发现，需要一个辐射源，每秒发射$> 10^{54}\ (\sim10^3\ \rm{J_{21}})$光子，以引起$\rm{M \sim 10^5}$ M $_{\odot}$团的崩溃。坍缩天体的吸积率为$\sim 0.25$ M $_{\odot}$ $\rm{yr^{-1}}$。我们的结果显示显着的差异，相比各向同性辐射场的情况下，在H $_2$分数在等效半径。这些差异将显著影响崩溃的动力学。在强各向异性辐射源的作用下，坍缩物体的最终质量为$\rm{M \sim 10^5}$ M $_{\odot}$ .这与超大质量恒星或准恒星形成超大质量黑洞的预测是一致的。
2014-09-17 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
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
Finding Direct-Collapse Black Holes at Birth
直接坍缩黑洞（DCBH）目前是宇宙中第一批类星体起源的主要竞争者之一，其中300多个现在已经在$z >$ 6发现。但是，在原子冷却的晕中诞生的DCBH本身并不能保证它会在$z \sim$ 7之前成为类星体，晕还必须位于冷吸积流中，或者稍后与一系列其他富含气体的晕合并，这些晕能够为BH的快速增长提供燃料。在这里，我们提出了近红外光度DCBHs出生在冷吸积流中，他们注定要成长到10 $^9$ M $_{\odot}$的$z \sim$ 7。我们的观测结果，这是来自宇宙学模拟与恩佐辐射流体力学，揭示了DCBH可以发现的詹姆斯韦伯太空望远镜在$z \lesssim$ 20和强透镜DCBH可能会发现在未来的宽视场调查的欧几里得和宽视场红外太空望远镜在$z \lesssim$ 15。
2020-06-17 astro-ph.CO 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
Radio Emission From a $z =$ 10.1 Black Hole in UHZ1
本文研究了UHZ1中z=10.3黑洞的射电辐射探测潜力，估计了其0.1-10 GHz的射电通量密度，发现SKA和ngVLA可在较短的积分时间内探测到该天体，这将开启近红外与射电协同观测高红移类星体的新时代。
2023-09-11 astro-ph.GA
Fast Radio Bursts from White Dwarf Binary Mergers: Isolated and Triple-Induced Channels
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Toronto（多伦多大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Northwestern University（西北大学）
研究通过模拟恒星群体发现三倍系统能产生更多并合通道，延长延迟时间分布，预测本地源率与观测一致，支持三倍系统是快速射电暴重要形成途径。
2026-03-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Supermassive black hole seeds from direct collapse of CDM-curvature peaks
University of Canterbury（坎特伯雷大学）；Institute of Cosmology & Gravitation, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所）；INFN Sezione di Trieste（的里雅斯特意大利国家核物理研究所）；Rikkyo University（立教大学）；iCLA, Yamanashi Gakuin University（山梨学院大学国际基督教学习中心）；Centre for Theoretical Physics, Jamia Millia Islamia（贾米亚米利亚伊斯兰大学理论物理中心）
利用完全非线性相对论框架，研究冷暗物质曲率峰直接坍缩形成超大质量黑洞种子，发现宽补偿曲率峰在红移大于5时形成10^3-10^6太阳质量的黑洞。
2026-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Supermassive Black Hole Formation at High Redshifts via Direct Collapse in a Cosmological Context
在宇宙学背景下，我们研究了暗物质（DM）晕通过直接坍缩形成种子超大质量黑洞的早期阶段。我们在高$z$下对这种坍缩进行了高分辨率的放大模拟。使用自适应网格加密程序ENZO，我们解决了DM晕的形成和增长，直到它的维里温度达到$\sim 10^4$ K，原子冷却打开，和崩溃englance。我们证明，直接崩溃的收益在两个阶段，虽然他们没有很好地分开。第一阶段由原子冷却的开始触发，并导致吸积率随半径迅速增加，从晕维里半径处的$\dot M\sim 0.1\,M_\odot {\rm yr^{-1}}$到NFW DM密度分布的尺度半径$R_{\rm s}\sim 30$ pc附近的几个$M_\odot \,{\rm yr^{-1}}$。当气体密度优先于DM密度时，塌陷的第二阶段开始。这与DM重力势的气体解耦有关。随之而来的崩溃近似的等温球与$\dot M ( r )\sim $常数。我们确认，气体失去了它的角动量，通过非轴对称扰动和引力矩，克服离心障碍。在坍缩过程中，这种角动量转移过程几乎发生在所有的空间尺度上，气体的角动量矢量随位置和时间而变化。坍缩气体也表现出超音速湍流运动，抑制气体破碎，其特征在于密度PDF组成的对数正态分布的一部分和高密度幂律尾部。
2015-06-01 astro-ph.GA
Direct Collapse to Supermassive Black Hole Seeds: Comparing the AMR and SPH Approaches
我们提供了详细的AMR代码恩佐-2.4和SPH/N体代码GADGET-3的背景下，孤立的或宇宙学的直接重子坍缩在暗物质（DM）晕形成超大质量黑洞。通过遵循吸积流基本参数的演变来检查气体流动。这两个代码显示了整体协议的崩溃的一般特征，但是，存在许多微妙的差异。对于孤立的模型，代码以不同的速度增加其空间和质量分辨率，这导致在SPH比AMR情况下，由于GADGET-3更高的引力分辨率，大大提前崩溃。在宇宙学运行中，AMR在通过合并渗透的冷吸积的晕生长期间开发出比SPH稍高的重子分辨率。尽管如此，这两个代码同意在DM和重子结构的建设。然而，随着坍缩的开始，这种质量和空间分辨率的差异被放大，因此SPH模型的演变开始滞后。这样的延迟可以对由于UV背景的H2的形成/破坏速率以及宿主晕的基本性质产生影响。最后，在自旋参数λ ~ 0.01 - 0.07的自旋晕中，孤立的非宇宙学模型显示出更大λ的延迟坍缩，但AMR的这种增长速度更快。在我们的模拟设置中，GADGET-3在坍缩期间需要比恩佐-2.4大得多的计算资源，并且在坍缩前宇宙结构形成阶段需要类似的资源。然而，它受益于更高的引力和流体动力学分辨率，除了在坍缩结束时。
2016-03-29 astro-ph.GA
Detecting Direct Collapse Black Holes: making the case for CR7
我们提出，Sobral等人（2015）通过在$z = 6.6$进行分光光度测量，最近发现的系统CR7中的一个源包含一个直接坍缩黑洞（DCBH）。我们认为A源直接坍缩所需的长波辐射场由B源和C源提供。通过追踪在$Λ$ CDM宇宙中承载CR7的晕在宇宙时间上的LW生产历史和恒星形成速率，我们证明了DCBH可能在$z\sim 20$形成。源A的光谱与BH周围原始气体的星云发射很好地拟合，其中MBH $\sim 4.4 \times 10^6 \ \rm M_{\odot}$以40%的爱丁顿速率吸积，这有力地支持了我们对数据的解释。结合这些证据，我们认为CR7很可能是第一个DCBH候选者。
2016-09-01 astro-ph.GA
A direct N-body model of core-collapse and core oscillations
我们报告的结果，一个星团，开始与N = 200 000，包括195 000单星和5 000原始双星的直接N体模拟。用于模拟的代码包括恒星演化、双星演化、外部潮汐场和两体弛豫效应。模型星团演化到12 Gyr，在此过程中失去了超过80%的恒星。它在10.5 Gyr时达到主核心崩溃阶段的结束，并从该点开始经历核心振荡-这一现象的直接数值确认。然而，我们发现，在进一步1 Gyr的核心振荡停止喷射的两个黑洞组成的大规模的二进制从核心，产生一个核心，没有显示出以前的核心崩溃的签名。我们还表明，以前的研究结果与N范围从500到100 000标度以及这个新的模型与更大的N。特别是，时间尺度的核心崩溃（在单位的松弛时间尺度），质量偏析，速度分散，和能源的二进制人口都表现出类似的行为在不同的N。
2012-08-24 astro-ph.GA
Magnetic braking during direct collapse black hole formation
本研究通过高分辨率宇宙学磁流体动力学模拟，探究直接坍缩黑洞形成中磁场的动力学作用，发现磁制动参与角动量输运但无法完全抵消角动量向内累积，且磁压可抑制小尺度碎裂，助力大质量天体形成。
2023-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The effects of metallicity and cooling physics on fragmentation: implications on direct-collapse black hole formation
原始气体云的直接坍缩是超大质量黑洞种子形成的一个有希望的通道。我们进行了一套三维流体动力学模拟的孤立的湍流气体云，调查有利于形成大规模的黑洞种子通过直接崩溃的条件，探测云金属丰度，气体温度地板和冷却物理云碎片的影响。我们发现金属丰度没有阈值，这产生了一个急剧下降的碎片。当分子冷却不存在时，金属性对碎裂的影响很小。当存在分子冷却时，碎片化最多被$\sim 25\%$抑制，在金属丰度低于$2\%$太阳能时看到最大的抑制。气体温度下限$\sim 10^{4}$ K在任何参数选择中产生最大的碎裂下降，使碎裂减少$\sim 60\%$。在金属丰度低于$2\%$太阳能或在温度$\sim 10^{3}$ K，我们看到减少碎片$\sim 20-25 \%$。对于金属丰度$2\%$太阳能以上，温度低于$10^3$ K的云，温度底，金属丰度和冷却物理的详细选择对碎片的影响很小。
2018-03-17 astro-ph.GA
Direct Collapse to Supermassive Black Hole Seeds with Radiative Transfer: Isolated Halos
暗物质晕内的直接坍缩是形成高红移超大质量黑洞种子的一条有效途径。这种坍缩的外部仍然是光学薄的，并且已经使用数值模拟进行了深入的研究。然而，坍缩的最内部区域预计会变得光学厚，需要我们跟踪辐射场，以了解其随后的演变。到目前为止，绝热近似仅用于此目的。我们应用辐射转移在通量限制扩散（FLD）近似解决耦合气体和辐射的演化，孤立的晕。对于孤立DM晕内的直接坍缩，我们发现：（1）光球在~10^{-6} pc时形成并迅速向外膨胀。(2)一个中央核心的形式，与质量的~1钼，支持热气体压力梯度和旋转。(3)（4）这一过程伴随着强烈的各向异性外流，另一个核在附近形成并迅速生长。(5)从这些核心周围的光球层发出的典型辐射光度约为5 x 10^{37}-5 x 10^{38}尔格/秒，与爱丁顿光度相当。(6)这一过程有两个变率时间尺度：一个是长变率，与中心~10^{-4}-10 ^{-3} pc的吸积流有关;另一个变率时间尺度为~0.1年，与辐射扩散有关。(7)绝热模型已经运行的比较和他们的演变深刻不同的FLD模型，通过形成一个中心的几何厚盘。总的来说，绝热状态方程不是直接坍缩高级阶段的良好近似，主要是因为FLD中的辐射能够由于光学深度和相关梯度的各向异性而逃逸。
2018-04-12 astro-ph.GA
Internal Radiative Feedback Triggers Global Collapse and Direct-Collapse Black Hole Formation in Metal-free Atomic-Cooling Haloes
Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天体物理研究所）；Max-Planck-Institut fur Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma（罗马第一大学物理系）；Sapienza School for Advanced Studies（萨皮恩扎高等研究院）；INFN, Sezione Roma1, Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma（罗马第一大学物理系意大利国家核物理研究所）
本研究通过宇宙学辐射流体模拟发现，无金属原子冷却晕中的内部恒星反馈可触发整体坍缩，形成超大质量恒星并进而产生直接坍缩黑洞，放宽了对外部远紫外辐射场的要求。
2026-10-06 astro-ph.GA
The route to massive black hole formation via merger-driven direct collapse: a review
在本文中，我们回顾了一个新的方案，形成大规模的黑洞种子，依赖于多尺度的气体流入发起的合并的大规模的富含气体的星系在$z > 6$，气体已经达到太阳的组成。为探索我们的设想而进行的流体动力学模拟表明，在不到$10^5$年的时间里，合并残留物的核中会形成超大质量的、受引力束缚的气体盘，其质量为10亿太阳质量，大小为几个pc。这些恒星后来可能通过各种机制在其中心产生超大质量原恒星或超大质量恒星。此外，我们提出了一个新的分析模型，基于角动量输运的质量加载gravitoturbulent磁盘。这自然预示着，一个核盘吸积率超过$1000 M_{\odot}$ /年，如模拟中所见，是稳定的，对碎裂无关的金属。这与传统的直接坍缩方案不同，后者需要抑制无金属原星系中的气体冷却才能发生气体坍缩。如此高的吸积率反映了在$z < 10$出现的大质量晕中的高自由落体速度，并且自然地作为合并提供的有效角动量损失的结果而发生。我们讨论了我们的方案上观察到的人口的高Z类星体和它的演变，以较低的红移使用半分析星系形成模型的影响。最后，我们考虑了一个有趣的可能性，即不稳定盘中的次级气体流入可能通过广义相对论径向不稳定性直接驱动气体坍缩成超大质量黑洞。这种{ \it暗塌缩}路径可以产生引力波发射，通过未来的激光干涉仪空间天线（LISA）可以检测到。[摘要]
2018-03-16 astro-ph.GA
The Uncertain Masses of Progenitors of Core Collapse Supernovae and Direct Collapse Black Holes
我们指出，仅仅从红超巨星的光度$L$和有效温度$T_{\rm eff}$是不可能确定红超巨星在前超新星阶段的最终质量$M_{\rm fin}$的。使用恒星模型的网格，我们证明，对于一个给定的$L$和$T_{\rm eff}$值，RSG可以有一个范围为3至$45~\mathrm{M}_{\odot}$的$M_{\rm fin}$。虽然这些限值内的概率分布不是平坦的，但RSG的任何$M_{\rm fin}$的单独测定都将是退化的。这使得难以确定其进化历史并将$M_{\rm fin}$映射到初始质量。单颗恒星产生的范围较窄，如果不对质量损失、对流和旋转做出强有力的假设，就很难准确确定。二进制将产生更广泛的RSG $M_{\rm fin}$。然而，最终的氦核质量M $_{\rm He-core}$是由最终的光度确定的，我们发现$\log (\mathrm{M}_{\rm He-core}/M_{\odot}) = 0.659 \log (L/\mathrm{L}_{\odot}) -2.630$使用这种关系，我们推导出直接成像的SN祖先和一个失败的SN候选者的M $_{\rm He-core}$。由于$T_{\rm eff}$依赖于$M_{\rm env} \lesssim 1~$ M $_{\odot}$的包络质量$M_{\rm env}$，所以SNe IIb的剥离恒星祖先的$M_{\r…
2020-01-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
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
Unexpected Formation Modes of the First Hard Binary in Core Collapse
对于第一个在核心坍缩中形成的硬双星，传统的看法是，单个恒星的三体相互作用形成了许多软双星，其中大多数很快就被摧毁，但最终有一个幸存下来。我们报告直接N体模拟来测试这些想法，第一次。我们发现，这两个假设往往是不正确的：1）相当多的三体相互作用从头开始产生硬二进制; 2）在许多情况下，有三个以上的机构直接和同时参与第一个二进制的生产。造成差异的主要原因是星团的核心，在第一次深度坍缩时，通常只包含五颗左右的恒星。因此，均匀背景假设，这仍然是合理的，比如说，25颗恒星，完全打破。在这个方向上有一些猜测，但我们在这里明确地证明了这一结果，第一次。
2011-07-20 astro-ph.GA
