通过广义相对论（GR）不稳定性坍缩的超大质量恒星（SMS）被认为是超大质量黑洞的可能祖先。它们在不稳定开始时的质量和角动量在许多方面都是关键，特别是关于直接坍缩的观测特征的可能性。在这里，我们研究的稳定性旋转，快速吸积的SMSs对GR，并得出这些恒星在死亡的属性。的hylotropic结构的基础上，相关的快速吸积SMSs，我们定义的假设下，在辐射区域，允许差分旋转的局部角动量守恒的旋转配置文件。我们发现，旋转有利于稳定的快速吸积的SMSs的吸积角动量表示一个分数f > 0.1%的开普勒角动量。当f = 0.3%-0.5%时，与GR稳定性相一致的最大质量比非旋转情况增加了一个数量级。当f = 1%时，如果恒星质量不超过10^7-10^8 Msun，就不能达到GR不稳定性。这些结果意味着，像在非旋转的情况下一样，直接坍缩黑洞的祖先的最终质量在不同的区间内变化，这取决于所考虑的情况：对于原始原子冷却的晕，10^5 Msun < M < 10^6 Msun;对于富含金属的星系合并，10^6 Msun < M < 10^9 Msun。这些模型表明，离心屏障是无效的，以防止直接形成的超大质量黑洞在崩溃的SMS。此外，星系合并的条件似乎比原子冷却的晕更有利于在黑洞形成时可探测到的引力波发射和超长伽马射线暴。
英文摘要：
Supermassive stars (SMSs) collapsing via the general-relativistic (GR) instability are invoked as the possible progenitors of supermassive black holes. Their mass and angular momentum at the onset of the instability are key in many respects, in particular regarding the possibility for observational signatures of direct collapse. Here, we study the stability of rotating, rapidly accreting SMSs against GR and derive the properties of these stars at death. On the basis of hylotropic structures, relevant for rapidly accreting SMSs, we define rotation profiles under the assumption of local angular momentum conservation in radiative regions, which allows for differential rotation. We find that rotation favours the stability of rapidly accreting SMSs as soon as the accreted angular momentum represents a fraction f > 0.1% of the Keplerian angular momentum. For f = 0.3%-0.5% the maximum masses consistent with GR stability are increased by an order of magnitude compared to the non-rotating case. For f = 1%, the GR instability cannot be reached if the stellar mass does not exceed 10^7-10^8 Msun. These results imply that, like in the non-rotating case, the final masses of the progenitors of direct collapse black holes range in distinct intervals depending on the scenario considered: 10^5 Msun < M < 10^6 Msun for primordial atomically cooled haloes; 10^6 Msun < M < 10^9 Msun for metal-rich galaxy mergers. The models suggest that the centrifugal barrier is inefficient to prevent the direct formation of a supermassive black hole at the collapse of a SMS. Moreover, the conditions of galaxy mergers appear as more favorable than those of atomically cooled haloes for detectable gravitational wave emission and ultra-long gamma-ray bursts at black hole formation.
Maximally accreting supermassive stars: a fundamental limit imposed by hydrostatic equilibrium
富含气体的星系的大合并提供了通过直接坍缩形成超大质量黑洞（SMBHs; $\gtrsim10^5$ M $_\odot$）的有利条件，因为它们可以在亚秒差距尺度上触发高达$10^4-10^5$ M $_\odot$ yr $^{-1}$的质量流入。然而，在这种情况下，SMBH形成的通道，无论是暗坍缩（直接坍缩没有事先恒星阶段）或超大质量恒星（SMS; $\gtrsim10^4$ M $_\odot$），仍然未知。在这里，我们调查吸积率的限制，恒星可以保持流体静力平衡。我们计算流体静力学模型的SMSs吸积在$1-1000$ M $_\odot$ yr $^{-1}$，并估计偏离平衡的后验考虑到有限的声速。我们发现吸积超过原子冷却极限（$\gtrsim10$ M $_\odot$ yr $^{-1}$）的恒星只有在超大质量时才能维持流体静力平衡。在这种情况下，它们以一种向液性结构演化，也就是说，熵是局部守恒的，并且与质量坐标的平方根成比例。我们的结果意味着恒星只有在原子冷却晕的速率下（$\sim0.1-10$ M $_\odot$ yr $^{-1}$）通过吸积才能变成超大质量。一旦它们是超大质量的，更大的速率是可能的。
Spin and mass of the nearest supermassive black hole
围绕吸积黑洞的热等离子体斑点或团块的准周期振荡（QPO）包含了关于黑洞质量和自旋的信息。吸积流中亮点的纬向振荡频率和黑洞事件视界旋转的频率是测量黑洞质量和自旋的有希望的观测特征。这两个频率都与吸积模型无关，完全由黑洞引力场的性质定义。借助吸积等离子体热点的信号调制对已知的QPO数据进行解释，揭示了银河系中心超大质量黑洞的克尔度规旋转参数$a=0.65\pm0.05$和质量$M=(4.2\pm0.2)10^6M_\odot$。同时，将观测到的11.5 min QPO周期分别与黑洞事件视界旋转周期和吸积流热点纬向振荡周期相对应.所描述的方法是适用于黑洞的吸积率低，吸积等离子体是透明的事件视界区域。
The Bardeen-Petterson effect in accreting supermassive black-hole binaries: disc breaking and critical obliquity
Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick（华威大学系外行星与宜居性中心）；Department of Physics, University of Warwick（华威大学物理系）；School of Physics and Astronomy, University of Leicester（莱斯特大学物理与天文学院）；Univ Lyon, Univ Lyon1, Ens de Lyon, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon UMR5574（里昂大学、里昂第一大学、巴黎高等师范学校里昂分校、法国国家科学研究中心、里昂天体物理研究中心）；Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, Universitá degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学 G. 奥恰利尼物理系）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；School of Physics and Astronomy & Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院及引力波天文研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））
The effect of pressure confinement on the maximum mass of rapidly accreting supermassive stars
Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Center of Gravity, Niels Bohr Institute（引力中心，尼尔斯·玻尔研究所）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学与技术研究所）
X-ray Simulations of Polar Gas in Accreting Supermassive Black Holes
最近的观测表明，活动星系核（AGN）的中红外（MIR）光谱有很大一部分来自极区。在本文中，我们研究了这种极性气体对活动星系核的X射线谱的影响，使用射线追踪模拟。考虑极性气体的两种几何形状，（1）对应于最佳拟合MIR模型的中空圆锥和（2）填充圆锥，两者都具有不同的柱密度（范围从$10^{21}-10^{22.5}$ cm $^{-2}$）以及围绕中心X射线源的环面。我们发现，极性气体导致低于$5$ keV的几条荧光线的等效宽度增加（例如，O、Ne、Mg、Si）。充满的几何结构对于极区成分来说是不可能的，因为许多1型活动星系核的X射线光谱会显示出遮蔽的特征。我们还考虑了额外的发射从窄线区域，如散射的幂律与许多光电离线从模糊AGN，和不同的开口角和物质组成的空心锥。这些模拟将为当前和未来的高光谱分辨率X射线仪器（如XRISM和Athena上的仪器）提供基本基准。
Dark matter heating of gas accreting onto Sgr A$^*$
研究了暗物质湮灭加热对黑洞气体吸积的影响。我们观察到，对于合理的假设DM密度的尖峰周围的超大质量黑洞，以及DM质量和湮灭截面内的标准WIMP模型，加热DM湮灭可能有一个明显的影响，吸积到银河系中心的Sgr A $^*$。出于这一观察，我们研究的影响，这种加热的邦迪吸积，即球对称，稳态牛顿吸积到一个黑洞。我们考虑不同的绝热指数的气体，和不同的幂律指数的DM密度分布。我们发现，典型的跨音速加热的解决方案有一个显着降低吸积率。然而，对于许多合理的参数，跨音速的解决方案并不存在，这表明稳态邦迪吸积的基本假设的故障。我们的研究结果表明，DM湮灭加热可能在星系中心的超大质量黑洞吸积中起着重要的作用，并可能有助于解释Sgr A $^*$的低吸积率。
On the maximum accretion rate of supermassive stars
在高红移观测到的最大质量的类星体的形成需要极端的气体流入，其长度达到中心致密天体的尺度。在这里，我们估计引力允许的最大流入速率下降到超大质量恒星的表面，这些超大质量黑洞的可能的祖先。我们使用的连续性方程和自由落体的假设，推导出最大允许流入率为各种密度剖面。我们应用我们的方法快速吸积超大质量恒星的质量-半径关系，以估计这些物体形成过程中允许的吸积率的上限。我们发现最大允许速率$\dot M_{\rm max}$由吸积体的紧性唯一给出。对于快速吸积的超大质量恒星的致密性，$\dot M_{\rm max}$与恒星质量$M$的关系是幂律的$\dot M_{\rm max}\propto M^{3/4}$。一旦$M\gtrsim1$ M $_\odot$，就允许原子冷却晕的速率（0.1 - 10 M $_\odot$ yr $^{-1}$）。一旦吸积体达到超大质量（$M\gtrsim10^4$ M $_\odot$），星系合并中预期的最大速率（$10^4-10^5$ M $_\odot$ yr $^{-1}$）就可以达到。这些结果表明，超大质量恒星在通过广义相对论不稳定性坍缩之前可以吸积到质量为$>10^6$ M $_\odot$。在这样的质量下，坍缩预计会导致直接形成超大质量黑洞，甚至在富含金属的气体中，导致黑洞种子比传统的原子冷却晕直接坍缩模型要重得多。
Little Red Dots as self-gravitating discs accreting on supermassive stars: Spectral appearance and formation pathway of the progenitors to direct collapse black holes
Niels Bohr International Academy, The Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Center of Gravity, Niels Bohr Institute（引力中心，尼尔斯·玻尔研究所）；Department of Astrophysics, University of Zurich（苏黎世大学天体物理学系）
Disk truncation triggers relativistic jet launching of a highly accreting supermassive black hole
Tohoku University（东北大学）；Nagoya City University（名古屋市立大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Miyazaki（宫崎大学）；The University of Osaka（大阪大学）；Shibaura Institute of Technology（芝浦工业大学）；National Institute of Technology, Ichinoseki College（国立工学期仙学院）
