填补虚空：核心坍缩后SIDM种子黑洞与暗晕的共同演化
Feeding the Void: Co-evolution of the SIDM-seeded Black Hole and the dark halo after core-collapse
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中文总结 AI 辅助
本文通过新颖N体框架模拟SIDM晕核心坍缩后黑洞吸积，发现黑洞质量可达总晕质量的5%-12%，并产生与强透镜JVAS B1938+666异常相符的结构印记。
中文摘要 AI 辅助
虽然自相互作用暗物质（SIDM）晕的引力热坍缩为超大质量黑洞（BHs）的种子形成提供了一种引人注目的机制，但坍缩后黑洞与其宿主晕的宏观共同演化在很大程度上仍未得到探索。在本文中，我们引入了一种新颖的N体框架来动态模拟中心黑洞的暗物质吸积过程。通过用两种互补的现象学方案——‘多轮核心坍缩’情景和‘连续吸积’情景——来界定吸积率，我们确立了黑洞质量增长轨迹的界限。我们发现，在坍缩后约2 Gyr内，黑洞质量达到总晕质量的5%至12%。同时，这种持续的质量耗竭驱动了一条‘引力热供应链’，迫使外部暗物质向内流动，严重耗竭了内部晕密度（小于约2 r_s）。这种独特的结构印记在性质上与最近在强透镜JVAS B1938+666（探测V）中检测到的异常相符，其中最佳拟合透镜模型由一个未分辨的中心点质量和浅的均匀表面密度延展盘组成，为SIDM种子黑洞提供了独特的观测特征。
英文摘要
While the gravothermal collapse of self-interacting dark matter (SIDM) halos provides a compelling mechanism for seeding supermassive black holes (BHs), the post-collapse macroscopic co-evolution of the BH and its host halo remains largely unexplored. In this paper, we introduce a novel N-body framework to dynamically model the dark matter accretion onto the central BH. By bracketing the accretion rate with two complementary phenomenological schemes---a `multi-round core-collapse' scenario and a `continuous accretion' scenario---we establish bounds on the BH mass growth trajectory. We find that the BH mass reaches $5\%-12\%$ of the total halo mass within $\lesssim2$ Gyr post-collapse. Concurrently, this sustained mass depletion drives a `gravothermal supply chain' that forces outer dark matter inward, severely depleting the inner halo density ($\lesssim 2r_s$). This unique structural imprint qualitatively matches the recently detected anomaly in the strong lens JVAS B1938+666 (detection V), where the best-fit lens model consists of an unresolved central point mass and a shallow, uniform-surface-density extended disk, offering a distinct observational signature for SIDM-seeded BHs.
发表机构
- Texas A&M University（德州农工大学）
- The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
- Carnegie Observatories（卡内基观测站）
- University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
