Einschränkungen für dynamisch gebildete massive schwarze Löcher in kleinen roten Punkten aus Röntgen-Nicht-Detektionen

Die Existenz von extrem massiven und kompakten Galaxien, auch als kleine rote Punkte (LRDs) bezeichnet, bei z ≳ 2 stellt ein herausforderndes Modell der frühen Strukturformation dar und deutet auf eine extrem schnelle Anordnung von Sternen und schwarzen Löchern (BH) hin. Diese Galaxien bieten effiziente Umgebungen für ein rapides Wachstum von BH, aber mehrere LRDs zeigen keine Anzeichen einer starken Emission aus den aktiven galaktischen Kernen in Röntgenstrahlen. Unsere Arbeit verwendet eine Teilstichprobe von nicht detektierten LRDs, um festzustellen, ob das auf Kollisionen basierende Szenario der BH-Bildung mit den Nicht-Detektionen kompatibel ist und um die physikalischen Parameter (z. B. Metallizität) und beobachtbaren Parameter (z. B. Säulendichte) einzugrenzen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass LRDs ideale Geburtsorte für die Bildung massiver BHs sein könnten, insbesondere im Falle einer Massen-Radius-Beziehung R_gal ∝ M^0.6_gal (ähnlich wie Spiralgalaxien im lokalen Universum). Angesichts der hohen Sternendichten deuten auf Kollisionen basierende Modelle darauf hin, dass die Ausgangsmassen größer sind als die im lokalen Universum beobachteten und diese mit der Massen-Radius-Beziehung von hochrotverschobenen BHs kompatibel sind. Wir haben die Bildung von BH-Samen und die anschließende Röntgenemission modelliert, um den physikalischen und beobachtbaren Parameterraum zu untersuchen, um ihn mit den beobachteten Röntgen-Obergrenzen im weichen (0,3 − 2 keV) und im harten Bereich (2 − 7 keV) zu vergleichen. Wir fanden heraus, dass Exponenten in der Massen-Radius-Beziehung über 0,55 das kollisionbasierte Szenario begünstigen, aber die Konsistenz mit der gestapelten Röntgenanalyse spezifische Kombinationen von Akkretions- und Obskurationsparametern erfordert. Darüber hinaus stellten wir fest, dass konstant oder steigende Szenarien der Sternentstehungsrate unter Annahme hoher Eddington-Verhältnisse und lange Betriebszyklen machbar sind, aber höhere Säulendichten und/oder ein höheres Maß an metallischer Anreicherung in den Abschirmungssäulen erfordern. Alternativ scheinen moderate sub-Eddington-Akkretionsraten ausreichend zu sein, um die massiven Samen mit ihren endgültig beobachteten Massen in Einklang zu bringen, was mit der beobachteten Röntgen-Schwäche übereinstimmt. Insgesamt schließen wir, dass selbst wenn LRDs zunächst Sternentstehungs-Galaxien waren, sie sich zu einem aktiven galaktischen Kern entwickeln sollten.