Gravitationsmoment-gesteuertes Wachstum von schwarzen Löchern und Rückkopplung in kosmologischen Simulationen

Wir untersuchen die Skalierungsbeziehungen zwischen schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien in kosmologischen Simulationen mit einem selbstkonsistenten Modell für das Wachstum von schwarzen Löchern und Rückkopplung. Unser Sub-Gitter-Akkretionsmodell erfasst die entscheidenden Skalierungen, die den Transport des Drehimpulses durch gravitative Momente von galaktischen Maßstäben bis hinunter zu Parsec-Maßstäben bestimmen, während unsere Umsetzung der kinetischen Rückkopplung die Einspeisung von Ausströmungen ermöglicht, deren Eigenschaften so gewählt sind, dass sie den beobachteten nuklearen Ausströmungen entsprechen (von der Sternentstehung angetriebene Winds sind nicht eingeschlossen, um die Auswirkungen der Rückkopplung von schwarzen Löchern zu isolieren). Wir zeigen, dass die Rückkopplung im ‚Quasar-Modus‘ einen großen Einfluss auf die thermischen Eigenschaften des intergalaktischen Mediums und das Wachstum von Galaxien und massiven schwarzen Löchern haben kann, selbst bei kinetischen Rückkopplungseffizienzen von nur 0,1 Prozent relativ zur bolometrischen Helligkeit. Dennoch zeigen unsere Simulationen, dass die Skalierungsbeziehungen zwischen schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien nur schwach von den Auswirkungen der Rückkopplung von schwarzen Löchern auf galaktischen Skalen abhängen, da die Rückkopplung von schwarzen Löchern das Wachstum von Galaxien und massiven schwarzen Löchern in ähnlichem Maße unterdrückt. Im Gegensatz dazu bestimmt die Rate, mit der gravitative Momente das zentrale schwarze Loch im Verhältnis zur Sternentstehungsrate der Wirtsgalaxie speisen, die Steigung und Normierung der Korrelationen zwischen schwarzen Löchern und ihren Wirtsgalaxien. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass eine gemeinsame Gasversorgung, die durch gravitative Momente reguliert wird, der Hauptfaktor für die beobachtete Ko-Evolution von schwarzen Löchern und Galaxien ist.