天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2024年7月22日
(v1)
,最后修订 2024年10月9日 (此版本, v2)]
标题: 缓慢旋转黑洞的弱超爱丁顿吸积解释了小红点的X射线弱性
标题: Mildly Super-Eddington Accretion Onto Slowly-Spinning Black Holes Explains the X-Ray Weakness of the Little Red Dots
摘要: JWST揭示了一个在$z>4$处的低光度AGN群体,在紧凑、红色的宿主中(称为“小红点”或LRDs),这些在X射线中大多未被检测到。 我们使用GRRMHD模拟研究了这一现象,模拟的是超爱丁顿吸积到质量为$M_\bullet=10^7 \,\rm M_\odot$的超大质量黑洞(SMBH)在$z\sim6$处的情况,代表了中位群体;我们得到的光谱能量分布(SEDs)本质上是X射线弱的。 X射线最弱的水平出现在以轻微超爱丁顿率($1.4<f_{\rm Edd}<4$)吸积的超大质量黑洞中,自转为零,并且从极点方向以$>30^\circ$的角度观测。 X射线光度计修正在观测的$2-10$keV 波段达到$\sim10^4$在$z=6$,比X射线堆叠的最高限制高$\sim5$倍。 大多数光谱能量分布在X射线中极其陡峭和软(中位数光子指数$\Gamma=3.1$,众数为$\Gamma=4.4$)。 在X射线中强烈的光谱能量分布在接近热($>10^8$K)和高度相对论性喷流时具有更硬的光谱和高能峰,而X射线弱的光谱能量分布缺乏这一特征。 在距离 SMBH 极点$10^\circ$的位置观察到它,其中束流增强了 X 射线辐射,这种概率为$\sim1.5\%$,与 LRD 的 X 射线探测率相符。 下一代观测设备如 AXIS 将能够从任何观测角度检测到 X 射线较弱的 LRDs,其红移为$z\sim6$。 尽管许多 LRD 中的 SMBH 已经估计以超爱丁顿吸积率吸积,但我们的模型通过要求它们的质量仅被高估了一个因子$\sim3$来解释其种群中的$50\%$。 总之,我们认为 LRDs 中包含缓慢旋转的 SMBH,它们以适度超爱丁顿的吸积率吸积,具有大的覆盖因子和由强风增强的宽发射线,为其 X 射线的微弱性提供了一个自洽的解释,并补充了其他模型。
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