Formation of supermassive black hole seeds in nuclear star clusters via gas accretion and runaway collisions
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT More than 200 supermassive black holes (SMBHs) of masses $\gtrsim 10^9\, \mathrm{M_{\odot }}$ have been discovered at z ≳ 6. One promising pathway for the formation of SMBHs is through the collapse of supermassive stars (SMSs) with masses $\sim 10^{3}{-}10^{5} \, \mathrm{M_{\odot }}$ into seed black holes which could grow upto few times $10^9\, \mathrm{M_{\odot }}$ SMBHs observed at z ∼ 7. In this paper, we explore how SMSs with masses $\sim 10^{3}{-}10^{5} \, \mathrm{M_{\odot }}$ could be formed via gas accretion and runaway stellar collisions in high-redshift, metal-poor nuclear star clusters (NSCs) using idealized N-body simulations. We explore physically motivated accretion scenarios, e.g. Bondi–Hoyle–Lyttleton accretion and Eddington accretion, as well as simplified scenarios such as constant accretions. While gas is present, the accretion time-scale remains considerably shorter than the time-scale for collisions with the most massive object (MMO). However, overall the time-scale for collisions between any two stars in the cluster can become comparable or shorter than the accretion time-scale, hence collisions still play a crucial role in determining the final mass of the SMSs. We find that the problem is highly sensitive to the initial conditions and our assumed recipe for the accretion, due to the highly chaotic nature of the problem. The key variables that determine the mass growth mechanism are the mass of the MMO and the gas reservoir that is available for the accretion. Depending on different conditions, SMSs of masses $\sim 10^{3}{-}10^{5} \, \mathrm{M_{\odot }}$ can form for all three accretion scenarios considered in this work.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».