超大質量ブラックホールはどのようにして超大質量になるのか?(How do supermassive black holes get super massive?)

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2024-06-11 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学の天文学者を中心とした研究チームが、X線観測と最先端のスーパーコンピューターシミュレーションを組み合わせ、銀河中心の超大質量ブラックホールの成長を12億年間にわたりモデル化しました。この研究は、ブラックホールがガスの降着や銀河の衝突による合体で成長する過程を明らかにしています。研究成果は「Astrophysical Journal」に発表され、アメリカ天文学会(AAS)の会議で紹介されました。観測データとシミュレーションを組み合わせることで、ブラックホールの成長史を再現し、特に降着が成長の主要なメカニズムであることを確認しました。

<関連情報>

銀河の恒星質量と赤方偏移の関数としての超巨大ブラックホール成長のマッピング Mapping the Growth of Supermassive Black Holes as a Function of Galaxy Stellar Mass and Redshift

Fan Zou, Zhibo Yu, W. N. Brandt, Hyungsuk Tak, Guang Yang, and Qingling Ni
The Astrophysical Journal  Published: 2024 March 29
DOI:10.3847/1538-4357/ad27cc

超大質量ブラックホールはどのようにして超大質量になるのか?(How do supermassive black holes get super massive?)

Abstract

The growth of supermassive black holes is strongly linked to their galaxies. It has been shown that the population mean black hole accretion rate (BHAR) primarily correlates with the galaxy stellar mass (M) and redshift for the general galaxy population. This work aims to provide the best measurements of BHAR as a function of M and redshift over ranges of 109.5 < M < 1012M and z < 4. We compile an unprecedentedly large sample with 8000 active galactic nuclei (AGNs) and 1.3 million normal galaxies from nine high-quality survey fields following a wedding cake design. We further develop a semiparametric Bayesian method that can reasonably estimate BHAR and the corresponding uncertainties, even for sparsely populated regions in the parameter space. BHAR is constrained by X-ray surveys sampling the AGN accretion power and UV-to-infrared multiwavelength surveys sampling the galaxy population. Our results can independently predict the X-ray luminosity function (XLF) from the galaxy stellar mass function (SMF), and the prediction is consistent with the observed XLF. We also try adding external constraints from the observed SMF and XLF. We further measure BHAR for star-forming and quiescent galaxies and show that star-forming BHAR― is generally larger than or at least comparable to the quiescent BHAR.

1701物理及び化学
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