密集星团中的双黑洞合并与黑洞增长

我们利用一种简化的恒星动力学处理方法，模拟了密集星团中原初黑洞（BH）的动力学演化，其中假设黑洞保持集中在内核中，完全与背景恒星解耦。涉及黑洞双星的动力学相互作用被精确计算，并根据蒙特卡洛方法生成。反冲和弹射导致黑洞核心在典型球状星团参数下于 ~10^9 年的时间尺度上完全蒸发。由引力辐射驱动的轨道衰减可使双星合并，在某些情况下，连续合并可导致黑洞显著增长。我们高度简化的星团动力学处理使我们能够研究大量模型，并计算结果的统计分布，例如大质量黑洞在星团中增长并保留的概率。我们发现，在大多数模型中，黑洞增长的概率显著（~20-80%），最终质量 > 100 M_{\sun}。在一种情况下，形成了质量 ~ 620 M_{\sun} 的最终黑洞。然而，如果典型的合并反冲速度（由于引力辐射的不对称发射）显著超过星团逃逸速度，则永远不会发生增长。无论反冲速度如何，我们发现星团核心中动力学相互作用增强的黑洞-黑洞合并，为地面激光干涉仪提供了重要的引力波源。在乐观条件下，Advanced LIGO 的总探测率可能高达每年几十个来自星团的螺旋靠近黑洞事件。