[論文レビュー] Black Hole Energy Release to the Gaseous Universe

T. A. Enßlin, Yiping Wang+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 10, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、銀河団におけるブラックホール形成時のエネルギー放出を推定し、それが銀河団内媒体の熱的エネルギーおよび宇宙論的ガスのエネルギーと同等であることを示している。普遍的なブラックホール質量対球状星族質量比を用いて、ブラックホールエネルギー放出が大規模構造の力学に顕著な影響を及える可能性があることが判明し、現在のシミュレーションではこのフィードバック機構を無視していることが挑戦を受ける。

ABSTRACT

We estimate the energy release of black hole formation to the intra-cluster medium of the Coma cluster and find that this is comparable to the present day energy content. Therefore an energetic and maybe hydrostatic influence is possible. Our calculations rely on the assumption of an universal black hole to galaxy mass ratio (more exactly: spheroidal mass component of the stellar population), for which there is growing evidence. On a cosmological scale, there is also an energy release of black hole formation comparable to what is expected to be present within the thermal gas, caused by the process of structure formation. This indicates an important dynamical influence, neglected by present day structure formation simulations. This estimate of cosmological black hole energy release is independent of the black hole to galaxy mass ratio, but consistent with its value.

研究の動機と目的

• コマ銀河団の銀河団内媒体におけるブラックホール形成に伴う全エネルギー出力を評価すること。
• 構造形成の全宇宙的エネルギー予算におけるブラックホール形成からのエネルギーを評価すること。
• ブラックホールエネルギー放出が大規模構造進化において力学的に有意な役割を果たす可能性があるかどうかを調査すること。
• ブラックホールエネルギー推定値と観測された熱的ガスエネルギー含量との整合性を検証すること。
• ブラックホール形成からのフィードバックが、現在の宇宙論的シミュレーションで無視されているが、極めて重要な要因であるかどうかを特定すること。

提案手法

• 著者らは、増加する観測的証拠によって支持される普遍的なブラックホール質量対球状星族質量比を用いる。
• ブラックホールの静止質量エネルギーを仮定して、E = M_bh c² とし、ブラックホール形成中に放出される全エネルギーを計算する。
• コマ銀河団におけるエネルギー放出は、銀河団内の銀河の球状星族質量成分に比例してブラックホール質量をスケーリングすることで推定される。
• 宇宙論的スケールでは、構造形成の宇宙歴史およびブラックホール質量関数を統合して、ブラックホール形成からのエネルギーを計算する。
• 結果は、宇宙論的ガス密度および温度推定値から導かれるガスの熱的エネルギー含量と比較される。
• 分析は、ブラックホール対銀河質量比の正確な値に依存せず、観測値と整合する比の整合性に依存する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コマ銀河団の銀河団内媒体におけるブラックホール形成による全エネルギー放出はどれほどか？
• RQ2 ブラックホール形成からのエネルギーは、宇宙ガス媒体の熱的エネルギー含量と比べてどの程度か？
• RQ3 ブラックホールエネルギー放出は、銀河団内媒体の静水的平衡に顕著な影響を及える可能性があるか？
• RQ4 ブラックホールフィードバックは、宇宙論的構造形成シミュレーションにおいて力学的に関連するプロセスであるか？
• RQ5 ブラックホール形成による宇宙論的エネルギー予算は、大規模ガス構造における観測された熱的エネルギーと一致するか？

主な発見

• コマ銀河団におけるブラックホール形成によるエネルギー放出は、現在の銀河団内媒体の熱的エネルギー含量と同等である。
• 宇宙論的スケールでは、ブラックホール形成からの全エネルギーは、構造形成期に形成された宇宙ガスの熱的エネルギーと同等であることが判明した。
• このエネルギー放出は、銀河団および大規模構造の力学に顕著な静水的影響を及える可能性がある。
• 推定値は、ブラックホール対銀河質量比の正確な値に依存せず、観測的制約と整合的である。
• この結果は、ブラックホールフィードバックが現在の宇宙論的構造形成シミュレーションで無視されているが、潜在的に極めて重要な要因である可能性を示唆する。
• 結果は、ブラックホールエネルギー放出が宇宙ガス媒体の熱力学的状態を制御する上で重要な役割を果たす可能性があることを示している。