星系核中的黑洞与中子星并合

星系核中环绕超大质量黑洞（SMBHs）的核星团包含大量恒星、黑洞（BHs）和中子星（NSs），其中一部分可能形成双星。这些双星被认为与 SMBH 构成三重系统，SMBH 作为扰动体，并可能通过 Lidov-Kozai 机制增强 BH 和 NS 的并合。我们跟进先前的研究，但首次通过直接高精度正则化 $N$ 体模拟（包含至 PN2.5 阶的后牛顿（PN）项）对 BH-BH、NS-NS 和 BH-NS 双星并合进行广泛的统计研究。我们考虑了不同的 SMBH 质量、BH 质量函数的斜率、双星半长轴与偏心率分布，以及双星的不同空间分布。我们发现并合率是 SMBH 质量的递减函数，对于 BH-BH、BH-NS 和 NS-NS 双星，分别处于 $\sim 0.17$-$0.52 \ \mathrm{Gpc}^{-3}\ \mathrm{yr}^{-1}$、$\sim 0.06$-$0.10 \ \mathrm{Gpc}^{-3}\ \mathrm{yr}^{-1}$ 和 $\sim 0.04$-$0.16 \ \mathrm{Gpc}^{-3}\ \mathrm{yr}^{-1}$ 的范围。然而，该通道的速率估计仍高度不确定，并取决于关于星系核中恒星形成历史与致密天体补给率的具体假设。我们发现约 $10\%$--$20\%$ 的并合进入 LIGO 波段时偏心率 $\gtrsim 0.1$。我们还将结果与长期近似进行比较，表明 $N$ 体模拟通常预测更多的并合。最后，这些事件也可通过其电磁对应体被观测到，从而使这些致密天体并合对宇宙学和天体物理目的尤其有价值。