大质量黑洞二元在银河合并中的偏心率探讨
星系天体物理
2026-01-06 v1
摘要
超大质量黑洞二元(MBHB)是脉冲计数组(PTA)可探测到的引力波背景的主要来源。二元在银河合并中形成的偏心率是决定从配对到合并过程中演化时间尺度的关键参数。然而，由于随机效应， accurately determining the binary eccentricity at formation在模拟中具有较大挑战。我们进行了MBHB形成和演化的数值研究，聚焦于潜在的PTA来源。我们模拟了不同初始轨道上的等质量银河合并，并跟踪MBHB通过硬化阶段的动力学。我们发现，低分辨率模拟因星体分布对近点穿越施加的扭矩而受到随机性的影响。二元偏心率的离散程度随着中心分辨率的提高而减小，正如预期的Poisson过程所致。我们提供了MBHB形成和演化N体模拟分辨率要求的拟合公式，作为函数形式呈现，取决于初始合并偏心率e0以及二元偏心率所需的准确度eb。我们发现，二元在首次近点处所受到的扭矩大致独立于初始偏心率，导致二元偏心率在足够大的初始轨道偏心率以上呈现出整体趋势，即偏心率减小。虽然这种行为是通用的，但交叉偏心率(e0~0.97在我们的模型中)以及下降斜率的锐利程度取决于银河的初始条件。我们提供了eb(e0)的拟合公式，可用于半分析模型确定MBHB的合并时间尺度，以及GWB的�幅和斜率。
引用
@article{arxiv.2601.02133,
title = {Converging on the eccentricity of massive black hole binaries in galactic mergers},
author = {Alessia Gualandris and Justin Read and Federica Fastidio and Julian Chan and Thibaut François and Nader Khonji and Walter Dehnen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.02133},
year = {2026}
}
备注
10 pages, 10 figures, accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society