Several evidences indicate that Lyman Break Galaxies (LBGs) in the Epoch of Reionization (redshift z > 6) might host massive black holes (MBHs). We address this question by using a merger-tree model combined with tight constraints from the 7 Ms Chandra survey and the known high-z super-MBH population. We find that a typical LBG with MUV = −22 residing in an Mh ≈ 1012 M⊙ halo at z = 6 host an MBH with mass M• ≈ 2 × 108 M⊙. Depending on the fraction, fseed, of early haloes planted with a direct collapse black hole seed (Mseed = 105M⊙), the model suggests two possible scenarios: (i) if fseed = 1, MBHs in LBGs mostly grow by merging and must accrete at a low (λE ≃ 10−3) Eddington ratio not to exceed the experimental X-ray luminosity upper bound $L_\mathrm{ X}^* = 10^{42.5} {\rm erg\, s}^{-1}$; (ii) if fseed = 0.05, accretion dominates (λE ≃ 0.22) and MBH emission in LBGs must be heavily obscured. In both scenarios the UV luminosity function is largely dominated by stellar emission up to very bright mag, $M_{\rm UV} \lower.5ex\hbox{$\,\, \buildrel\gt \over \sim \,\,$}-23$, with BH emission playing a subdominant role. Scenario (i) poses extremely challenging, and possibly unphysical, requirements on DCBH formation. Scenario (ii) entails testable implications on the physical properties of LBGs involving the FIR luminosity, emission lines, and the presence of outflows.

中文翻译：

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高红移莱曼断裂星系中的巨大黑洞

一些证据表明，再电离时代（红移 z > 6）的莱曼断裂星系（LBG）可能存在大质量黑洞（MBH）。我们通过使用合并树模型结合来自 7 Ms Chandra 调查和已知的高 z 超 MBH 种群的严格约束来解决这个问题。我们发现，一个典型的 MUV = -22 位于 z = 6 处的 Mh ≈ 1012 M⊙ 晕圈中的 LBG 拥有一个质量 M• ≈ 2 × 108 M⊙ 的 MBH。根据植入直接坍缩黑洞种子 (Mseed = 105M⊙) 的早期晕的比例 fseed，该模型提出了两种可能的情况：(i) 如果 fseed = 1，LBG 中的 MBHs 主要通过合并增长并且必须吸积在低 (λE ≃ 10−3) 爱丁顿比不超过实验 X 射线光度上限 $L_\mathrm{ X}^* = 10^{42.5} {\rm erg\, s}^{-1 }$; (ii) 如果 fseed = 0.05，吸积占主导地位 (λE ≃ 0. 22) 并且 LBG 中的 MBH 排放必须被严重掩盖。在这两种情况下，紫外光度函数主要由恒星发射主导，直至非常亮的星等，$M_{\rm UV} \lower.5ex\hbox{$\,\, \buildrel\gt \over \sim \,\, $}-23$，其中 BH 排放起次要作用。情景 (i) 对 DCBH 的形成提出了极具挑战性的，并且可能是非物理的要求。情景 (ii) 需要对 LBG 的物理特性产生可测试的影响，包括 FIR 光度、发射线和外流的存在。并且可能是对 DCBH 形成的非物理要求。情景 (ii) 需要对 LBG 的物理特性产生可测试的影响，包括 FIR 光度、发射线和外流的存在。并且可能是对 DCBH 形成的非物理要求。情景 (ii) 需要对 LBG 的物理特性产生可测试的影响，包括 FIR 光度、发射线和外流的存在。