超高密度矮星系及核球状星团中中等质量黑洞周围吸积盘的形成

《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》：Formation of Accretion Disks around Intermediate-Mass Black Holes in Ultra Compact Dwarf Galaxies and Nuclear Stellar Clusters

　　

摘要

近期观测发现许多超紧凑矮星系（UCDs）中含有大质量黑洞（MBHs），这些黑洞通常占星系总质量的10%至15%，有些黑洞的质量占比甚至高达40%。然而，这些UCDs最初是含有黑洞，还是从中等质量黑洞（IMBHs）演化而来的，目前尚不清楚。我们提出了一种机制：AGB恒星会将其周围的气体喷射出去，这些气体在IMBH周围形成吸积盘，从而促进黑洞的增长。我们利用平滑粒子流体动力学模拟来： (i) 预测能够最终演变为吸积盘的气体盘的形成和演化过程； (ii) 研究气体盘的属性如何受模拟参数的影响。 结果表明，气体盘的质量增加与UCD的质量关系更为密切，而非IMBH的质量。对于质量为100M_⊙的IMBHs，大部分气体质量可以被吸积盘捕获，这说明低质量黑洞也可能利用这种机制进行增长。 阻碍吸积盘形成的主要因素是在盘中新恒星的形成，这不仅通过气体被清除来实现，还可能通过引力相互作用导致原行星状盘的分裂。 最后，通过对黑洞总增长的估算，我们列出了那些可能通过所提出的机制形成黑洞的UCDs列表，这有助于验证这一机制的准确性。未来针对这类UCDs形成的进一步模拟可以提供本文所提出结果的完整图景。