发表机构
Sun Yat-Sen University; Universidad Autónoma de Madrid; University of Edinburgh; University of Modena and Reggio Emilia; Shanghai Jiao Tong University; Peking University（中山大学; 马德里自治大学; 爱丁堡大学; 摩德纳和雷焦艾米利亚大学; 上海交通大学; 北京大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。AI 中文总结
利用 GIZMO-SIMBA 和 TNG-Cluster 放大模拟，研究超大质量黑洞与中心星系在星系团中的共同演化，发现不同亚网格模型导致显著不同的演化路径，并强调黑洞质量对气体耗散的关键调节作用。
AI 中文摘要
我们利用 GIZMO-SIMBA 和 TNG-Cluster 放大模拟，在红移 $z=0-5$ 范围内研究了巨大星系团中超大质量黑洞（SMBHs）与中心星系的共同演化。我们发现，这两种模型不同的亚网格物理机制暗示了根本不同的演化路径。一方面，GIZMO-SIMBA 采用扭矩限制吸积，并预测了一种供给驱动的场景，其中超大质量黑洞与暗物质晕（$M_{200c}$）的增长同步快速组装（即晕质量-黑洞质量关系在 $z=3.0$ 时确立，并与现今的关系相似）。另一方面，TNG-Cluster 则表现出受反馈调控的增长阶段，该阶段因早期热抑制而延迟。虽然这两种模型都成功再现了某些局部的黑洞-星系标度关系，但它们暗示了这些关系的显著不同演化。对黑洞质量-气体质量比关系的分析表明，TNG-Cluster 的各向同性动能风有效地耗尽了冷气体，导致恒星形成发生“硬淬灭”。在黑洞吸积率（BHAR）-恒星形成率（SFR）关系中，我们发现两种模拟都成功再现了近期在巨大星系团椭圆星系中观测到的 BHAR 与恒星形成的解耦现象。这些分化的演化趋势强调了多相星系团内介质的重要性；虽然这些亚网格模型缺乏必要的分辨率并采用不同的形式体系，但在淬灭系统中持续的 BHAR 所产生的结果与现代多相供给范式（如湍流星系团核心中的混沌冷吸积）大致一致。此外，我们证明，对于这两种模型，黑洞质量是星系团中原子和分子气体耗散的主要调节因素。
英文摘要
We investigate the co-evolution of supermassive black holes (SMBHs) and central galaxies in massive clusters using the GIZMO-SIMBA and TNG-Cluster zoom-in simulations at $z=0-5$. We find that the distinct subgrid physics of these two models suggest fundamentally different evolutionary pathways. On the one hand, GIZMO-SIMBA, employs torque-limited accretion and predicts a supply-driven scenario where the SMBHs rapidly assemble synchronized with dark matter halo ($M_{200c}$) growth (i.e. the halo mass-BH mass relation is set by $z=3.0$ and similar to the present-day relationship). On the other hand, TNG-Cluster, exhibits a feedback-regulated growth phase delayed by an early thermal suppression. While both models successfully reproduce some local black hole-galaxy scaling relations, they imply significantly different evolution for these relations. Analysis of the BH mass-gas mass ratio relations suggests that TNG-Cluster's isotropic kinetic winds efficiently deplete cold gas, resulting in a "hard quench" of star formation. In the black hole accretion rate (BHAR)-star formation rate (SFR) relation we find that both simulations successfully reproduce the decoupling of BHAR and star formation observed in recent massive cluster ellipticals. The divergent evolutionary trends emphasize the importance of the multiphase intracluster medium; while these subgrid models do not have the necessary resolution and employ distinct formalisms, the sustained BHAR in quenched systems resemble outcomes broadly consistent with modern multiphase feeding paradigms such as chaotic cold accretion in turbulent cluster cores. Furthermore, we demonstrate that for both models, black hole mass is a primary regulator of atomic and molecular gas depletion in galaxy clusters.
Comments17 pages, 10 figures
