Probing the <i>z</i> ≳ 6 quasars in a universe with IllustrisTNG physics: impact of gas-based black hole seeding models
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT We explore implications of a range of black hole (BH) seeding prescriptions on the formation of the brightest $z$ ≳ 6 quasars in cosmological hydrodynamic simulations. The underlying galaxy formation model is the same as in the IllustrisTNG simulations. Using constrained initial conditions, we study the growth of BHs in rare overdense regions (forming $\gtrsim 10^{12}\, {\rm M}_{\odot }\,h^{-1}$ haloes by $z$ = 7) using a (9 Mpc h−1)3 simulated volume. BH growth is maximal within haloes that are compact and have a low tidal field. For these haloes, we consider an array of gas-based seeding prescriptions wherein $M_{\mathrm{seed}}=10^4\!-\!10^6\, {\rm M}_{\odot }\,h^{-1}$ seeds are inserted in haloes above critical thresholds for halo mass and dense, metal-poor gas mass (defined as $\tilde{M}_{\mathrm{h}}$ and $\tilde{M}_{\mathrm{sf,mp}}$, respectively, in units of Mseed). We find that a seed model with $\tilde{M}_{\mathrm{sf,mp}}=5$ and $\tilde{M}_{\mathrm{h}}=3000$ successfully produces a $z$ ∼ 6 quasar with $\sim 10^9\, {\rm M}_{\odot }$ mass and ∼1047 erg s−1 luminosity. BH mergers play a crucial role at $z$ ≳ 9, causing an early boost in BH mass at a time when accretion-driven BH growth is negligible. With more stringent seeding conditions (e.g. $\tilde{M}_{\mathrm{sf,mp}}=1000$), the relative paucity of BH seeds results in a much lower merger rate. In this case, $z$ ≳ 6 quasars can only be formed if we enhance the maximum allowed BH accretion rates (by factors ≳10) compared to the accretion model used in IllustrisTNG. This can be achieved either by allowing for super-Eddington accretion, or by reducing the radiative efficiency. Our results demonstrate that progenitors of $z$ ∼ 6 quasars have distinct BH merger histories for different seeding models, which will be distinguishable with Laser Interferometer Space Antenna observations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».