The First Massive Black Holes: Formation, Evolution, and Observational Signatures
The First Massive Black Holes: Formation, Evolution, and Observational Signatures
批准号:
1009867
负责人:
Cindy Gulis
金额:
$24.52万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2010
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2010-10-01 至 2014-09-30
中文摘要
最近在多波段巡天中发现了数十个红移大于6的发光类星体,这表明在宇宙年龄不到10亿年的时候,存在着10亿个太阳质量的超大质量黑洞(SMBH)。 这些前沿观测对理论模型提出了巨大挑战。 目前的研究人员已经开发了一套物理驱动的多尺度宇宙学模拟,用于研究红移6类星体的形成,这为研究早期宇宙中的黑洞和星系铺平了道路。 目前的项目将改进这些模型,并将其用于进一步实现两个目标,第一,通过动态地跟踪第一个SMBH的形成和演化,进行多尺度宇宙学辐射-水模拟,包括气体动力学和黑洞生长,第二,通过后处理多波长辐射传输预测其可观察的特性,以及可能合并的引力辐射计算。 这项研究将揭示三个悬而未决的问题:1)黑洞的种子是什么?2)第一个SMBH是否与它们的宿主星系共同进化?(3)它们的观测性质是什么?其他科学家可以普遍获得的数值进展包括在整个社区广泛使用的两个宇宙学代码中实现现实的吸积物理,以及将一氧化碳线转移添加到另一个广泛使用的代码中。 其结果将对当前的观测和未来的调查都非常有用。 预期的研究结果将为首席研究员在她的家乡机构的教学和推广活动提供信息和启发,并可能用于全国范围内的公共教育,继续与美国自然历史博物馆和探索频道的现有参与。
英文摘要
The recent discovery of dozens of luminous quasars at redshifts greater than six from multi-band surveys indicates the existence of supermassive black holes (SMBHs) of a billion solar masses when the universe was less than one billion years old. These frontier observations present a big challenge to theoretical models. The present researchers have developed a set of physically motivated multi-scale cosmological simulations for the formation of redshift six quasars, which pave the way for studying black holes and galaxies in the early universe. The current project will improve these models and use them to further two goals, first, by following the formation and evolution of the first SMBHs dynamically, performing multi-scale cosmological radiation-hydro simulations including gas dynamics and black hole growth, and second, by predicting their observable properties through post-processing multi-wavelength radiative transfer, and gravitational radiation calculations from possible mergers. The study will shed new light on three outstanding questions: 1) what were the black hole seeds? 2) did the first SMBHs co-evolve with their host galaxies? and 3) what are their observational properties?Numerical advances that will be generally available to other scientists include the implementation of realistic accretion physics in two cosmological codes widely used throughout the community, and the addition of carbon monoxide line transfers to another widely used code. The results will be extremely useful both for current observations and for future surveys. The anticipated research results will inform and enlighten the principal investigator's teaching and outreach activities at her home institution, and are likely to be used for public education nationwide, continuing an existing involvement with the American Museum of Natural History and the Discovery Channel.
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会议论文
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负责人:Cindy Gulis
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依托单位:
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