类轴子标量场环境对双黑洞并合的影响

环境，例如吸积盘，可能会修改天体物理黑洞双星引力波的信号。在本文中，我们通过类轴子标量场来模拟中等质量双黑洞周围的物质场，并研究它们的联合演化。具体而言，我们考虑了被类轴子标量场壳层包围的等质量双黑洞，包括球对称和非球对称情况，以及不同强度的标量场。我们的结果表明，环境标量场可以从根本上改变动力学。首先，在球对称情况下，随着标量场强度的增加，双黑洞的圆轨道数量减少。这意味着标量场可以显著加速并合过程。其次，一旦标量场强度超过某个临界值，标量场可能会坍缩成第三个黑洞，其质量大于双黑洞。因此，从环境标量场坍缩形成的新黑洞可以迅速吸积双黑洞，导致双黑洞之间迎头相撞。在此过程中，几乎不产生任何四极矩信号，即引力波被极大地抑制。第三，当标量场强度相对小于临界值时，黑洞轨道可能通过吸积标量场而产生偏心率。第四，在旋进的初始阶段，来自类轴子标量场的引力可能会引起双黑洞轨道的突然转向，从而导致引力波形中出现瞬态摆动。最后，在非球对称情况下，标量场可以通过引力吸引双黑洞向标量场的质心移动，并减慢并合过程。