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活动星系核吸积盘与核星团中的双黑洞并合率:活跃胜过宁静

高能天体物理现象 2022-12-07 v1 星系天体物理

摘要

星系核是恒星起源黑洞(BH)并合的有希望的场所,作为深势阱中并合层级的一部分。我们表明,活动星系核(AGN)中的双黑洞(BBH)并合率应始终超过无吸积盘的超大质量黑洞(SMBHs)周围宁静星系核(核星团,NSCs)中的并合率。这主要由于AGN中双黑洞的平均寿命显著短于NSCs。寿命差异源于AGN中BBH的快速硬化,使其半长轴小于母NSC的硬-软边界;这与SMBHs周围NSCs中BBH因双电离机制导致的平均并合寿命较长形成对比。其次,AGN中的并合率因气体驱动的双星形成机制而增强。AGN吸积盘中新BH的形成对速率差异贡献较小。随着引力波探测到数个至少有一个前身处于上限质量间隙的BBH,以及χeff\chi_{\rm eff}分布中动力学形成通道的 signatures,我们认为AGN可贡献LIGO-Virgo测得的约24Gpc3yr1\sim 24 \rm{Gpc}^{-3} \rm{yr}^{-1}速率的25%80%\sim 25\%-80\%

关键词

引用

@article{arxiv.2109.03212,
  title  = {Binary Black Hole Merger Rates in AGN Disks versus Nuclear Star Clusters: Loud beats Quiet},
  author = {K. E. Saavik Ford and Barry McKernan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2109.03212},
  year   = {2022}
}

备注

8 pages, 1 figure, submitted to MNRAS