致密星团中碰撞逃逸过程驱动的双黑洞并合与中等质量黑洞

中等质量黑洞（IMBHs）被认为是存在于大质量星系中心的超大质量黑洞（BHs）与通过恒星核心坍缩形成的黑洞之间缺失的一环。其形成机制之一是高密度年轻星团中的碰撞逃逸过程，即通过反复的恒星碰撞与并合形成一个异常大质量的天体，最终坍缩形成中等质量黑洞。这颗种子中等质量黑洞随后可通过与其他恒星级黑洞的双星并合进一步增长。本文研究这些后期IMBH-BH并合过程中产生的引力波（GW）信号。我们采用最先进的半解析方法研究恒星动力学，并刻画IMBH-BH并合的速率与性质。我们还研究了当前和未来引力波观测站探测这些并合事件的前景，包括天基（LISA）和地基（LIGO Voyager、爱因斯坦望远镜及宇宙探索者）设施。我们发现大多数并合信号可以被探测到，其中一些是多频段源。因此，引力波为检验碰撞逃逸场景和约束动力学组装的中等质量黑洞群体提供了一种独特的工具。