高红移种子黑洞的形成与演化

据目前已知类星体的最大红移，人们可以判断在宇宙年龄小于1.0Gyr以前，质量大于10亿个太阳质量的巨型黑洞已经由种子黑洞长大形成。由此衍生出一些挑战性问题,种子黑洞形成于何时？如何形成？又如何演化？本项目以探讨种子黑洞形成和演化为主要研究内容，集中讨论以下几种形成和演化途径：1）微波背景辐射与原始气体云相互作用导致气体塌缩，以及抑制恒星形成过程；2）第一代大质量恒星快速演化驱使种子黑洞的快速吸积，具有超Eddington吸积的模式；3）吸积暗物质；4）黑洞周围大质量包层结构和演化。这些过程涉及宇宙背景辐射与物质相互作用、第一代恒星形成和演化、角动量转移和黑洞超临界吸积等重要物理问题。对这些问题的回答将有助于解释早期宇宙中大质量黑洞的形成和演化，以及黑洞与星系的共同演化。

本项目以探讨种子黑洞形成和演化为主要科学目标，重点研究了早期黑洞通过超Eddington吸积模式增长的可能性和辐射性质，研究内容主要集中于理解超Eddington吸积的物理过程和寻找证认低红移宇宙中是否存在超Eddington吸积黑洞。通过光谱长期监测，我们发现超Eddington吸积的黑洞在宇宙中广泛存在，表明在高红移宇宙中，也存在快速吸积增长的阶段，为理解超大质量黑洞形成提供了观测基础，也为检验目前已有的超Eddington吸积模型和数值模拟结果提供了观测依据。