活动星系核盘中黑洞、中子星和白矮星的并合率

先进LIGO和先进Virgo正在探测大量恒星起源的双黑洞(BH)并合。加速黑洞并合的一个有前景的通道是围绕超大质量黑洞的气体活动星系核(AGN)盘。本文通过蒙特卡洛模拟，研究了AGN盘模型中包括黑洞、中子星(NS)和白矮星在内的致密天体并合的相对数量。我们发现，盘内所有并合类型的数量增长正比于$t^{1/3}$，这由质量较大的并合组分的希尔球驱动。对于质量函数(MF)$M^{-1(-2)}$，AGN盘中NS-BH并合的中值质量比为$\tilde{q}=0.07\pm 0.06(0.14\pm 0.07)$。如果观测到的BH-BH并合率(${\cal}{R}_{BH-BH}$)中有$f_{AGN}$部分来自AGN，我们预期来自AGN通道的NS-BH(NS-NS)并合率为${\cal}{R}_{BH-NS} \sim f_{AGN}[10,300]\rm{Gpc}^{-3} \rm{yr}^{-1}$，(${\cal}{R}_{NS-NS} \leq f_{AGN}400\rm{Gpc}^{-3} \rm{yr}^{-1}$)。考虑到NS-NS/BH-BH的LIGO搜索体积比，根据初步的O3结果，我们可以排除AGN通道对观测到的NS-NS并合起主导贡献。该通道中低质量间隙事件的数量强烈依赖于核MF和质量分层效率。由LIGO推导出的致密天体并合比率可以限制AGN盘中嵌入的MF、质量分层和星族模型。在$z<1$的AGN盘中，NS-BH并合的电磁对应体预期数量为$\sim [30,900]{\rm{yr}}^{-1}(f_{AGN}/0.1)$。在大型AGN巡天中搜索嵌入事件引起的耀发，将补充LIGO对AGN模型以及其中必须存在的嵌入星族的约束。