天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2015年1月5日
]
标题: 模拟中间质量黑洞的增长
标题: Simulating the growth of Intermediate Mass Black Holes
摘要: Theoretical models predict that a population of Intermediate Mass Black Holes (IMBHs) of mass $M_\bullet \approx 10^{4-5} \, \mathrm{M_{\odot}}$ might form at high ($z > 10$) redshift by different processes. Such objects would represent the seeds out of which $z > 6$ Super-Massive Black Holes (SMBHs) grow. We numerically investigate the radiation-hydrodynamic evolution governing the growth of such seeds via accretion of primordial gas within their parent dark matter halo of virial temperature $T_{vir} \sim 10^4 \, \mathrm{K}$. 我们发现,质量初始为$M_0=10^5 \, \mathrm{M_{\odot}}$的直接坍缩黑洞 (DCBH) 的吸积过程以平均速率$\dot{M}_{\bullet} \simeq 1.35 \, \dot{M}_{Edd} \simeq 0.1 \, \mathrm{M_{\odot} \, yr^{-1}}$发生,且是间歇性的( duty-cycle 为$ < 50\%$),持续时间为$\approx 142 \, \mathrm{Myr}$;该系统平均以超爱丁顿亮度辐射,随着向中心天体直接供能的内层质量壳密度增加,其亮度逐渐增强。 最终,当气体总质量的$\approx 90\%$被吸积到黑洞上后(尽管平均辐射超过爱丁顿极限),黑洞最终质量达到$\sim 7 \times 10^6 \, \mathrm{M_{\odot}}$,剩余的气体由于强烈的辐射爆发被从星系晕中吹走,峰值亮度达到$L_{peak}\sim 3\times 10^{45} \, \mathrm{erg \, s^{-1}}$。 在大部分演化过程中,IMBH 是康普顿厚的,在模拟的后期阶段达到柱密度$N_H \sim 10^{25} \, \mathrm{cm^{-2}}$。 我们简要讨论了该模型的观测影响。
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