AGN 中的黑洞并合率：来自气体捕获双星的贡献

已有观点提出，活动星系核 (AGN) 盘中通过气体捕获过程经二体散射形成的并合黑洞 (BH) 双星，可能解释了 AGN 中相当一部分的 BH 并合，并对 LIGO-VIRGO-KAGRA 观测到的并合率有不可忽略的贡献。我们使用一种源自 AGN 中 BH-BH 遭遇的流体动力学模拟的新型物理驱动气体捕获处理方法，结合对 AGN 盘物理的不同假设，对观测到的 AGN 质量函数中的 BH 和双星 BH 形成、演化及并合进行了 Monte Carlo 模拟。结果表明，气体捕获双星可能产生 0.73 - 7.1 Gpc$^{-3}$yr$^{-1}$ 的并合率。大多数并合发生在吸积盘的外边界附近，但在考虑迁移时这可能会发生变化。宇宙中 AGN 通道的 BH 并合率由超大质量 BH 质量在 10$^{7} M_\odot$ 量级的 AGN 主导，其中 90% 的并合发生在 10$^{6} M_\odot$ - 10$^{8} M_\odot$ 范围内。并合质量分布比初始 BH 质量幂律平坦 $\Delta \xi$ = 1.1 至 1.2 倍，因为较大的 BH 能够与盘对齐并更有效地成功形成双星。类似地，并合质量比分布也更平坦，因此 AGN 通道可以轻易解释高质量和不等质量比的探测事件，例如 GW190521 和 GW190814。当使用更简单的动力学摩擦处理对 BH 双星形成过程进行建模时，我们观察到非常相似的结果，其中主要瓶颈是与盘的对齐时间。我们发现对并合率影响最大的参数是预期的 BH 数量及其质量函数。我们得出结论，AGN 仍然是一个值得考虑的重要通道，特别是对于涉及一个或两个高质量 BH 的引力波探测。