宇宙模拟中的原始黑洞：超大质量黑洞的生长前景

长期以来，有人提出宇宙中一部分暗物质可能以原始黑洞（PBH）的形式存在，这些黑洞自辐射主导时代以来就存在。最近的研究表明，这些PBH可能是自JWST发射以来观察到的高红移超大质量黑洞（SMBH）群体的前体。我们首次在宇宙模拟中纳入了PBH，以测试PBH能否沉入坍缩的光晕中心，定位到稠密气体区域并经历显著增长。我们测试了质量比为f = 10^-4和10^-3的PBH与暗物质的质量比，初始PBH质量为1000M⊙，灵感来自于最近的观测限制。我们发现，当f=10^-3时，一些PBH能够嵌入稠密气体中，并在z=20时生长到10^4-10^5 M⊙。这些中间黑洞（IMBH）可能是像GNZ-11（在z=10时质量为10^6 M⊙）这样的最高红移SMBH观察的前体，超越了近期模拟中光种子黑洞（BH）的增长，而无需调用重种子的规定。另一方面，f=10^-4没有导致显著的BH增长，强调了PBH作为SMBH种子的能力对宇宙中fPBH的真实值的敏感性，并表明f=10^-4到10^-3的边界标志着通过质量为1000 M⊙的PBH进行SMBH种植的有效阈值。这是建立现实PBH框架在宇宙模拟中的第一步。