Ученые определили массу гало, где живут квазары на заре Вселенной

Международная группа астрофизиков провела детальное сравнение связи между светимостью активных галактических ядер (AGN) и массой родительского гало темной материи в эпоху до космического полудня (z ~ 3–7). Для анализа использовались данные крупных гидродинамических симуляций: TNG300, TNG-Cluster, FLAMINGO (L1_m8 и L2p8_m9), а также менее масштабных проектов Illustris, EAGLE, TNG100 и Simba.

Исследование показало, что для AGN со светимостью L_bol >= 10^42 эрг/с более массивные гало в среднем содержат более яркие ядра, но только до определенного предела. При массе гало M_200,crit >= 10^12 M_sun зависимость выходит на плато (FLAMINGO) или даже испытывает спад (TNG300+TNG-Cluster). Это явление названо подавлением AGN в массивных гало.

Для квазаров — самых ярких AGN со светимостью 10^45–10^47 эрг/с — характерная масса гало оказалась довольно узкой. В симуляциях TNG300 и TNG-Cluster типичные квазары живут в гало массой 10^12–10^12.5 M_sun при z = 3–6. В FLAMINGO квазары несколько массивнее — до ~10^12.8 M_sun при z ~ 3–4.

Особое внимание ученые обратили на разброс параметров. При фиксированной массе гало светимость AGN варьируется в пределах до 3 порядков (от 5-го до 95-го процентиля). А вот при фиксированной светимости масса гало меняется не более чем на один порядок. Это говорит о слабой связи между ростом гало и мгновенной аккрецией сверхмассивных черных дыр.

Авторы подчеркивают, что симуляционные прогнозы по массам гало — хозяев квазаров хорошо согласуются с наблюдательными оценками. Самые мощные AGN занимают всё более редкие гало по мере удаления в прошлое, но ни в одну из эпох до z ? 7 они не живут в самых массивных гало. Результаты опубликованы на сервере препринтов arXiv.