盘新星：活动星系核盘中气体辅助双黑洞形成的热力学
高能天体物理现象
2024-09-24 v2 星系天体物理
摘要
我们研究了活动星系核（AGN）气体盘中恒星质量黑洞（BHs）近距离遭遇的热力学过程，在此过程中可能形成双黑洞（BBHs）。我们利用欧拉网格代码Athena++在剪切盒框架内进行了一系列二维粘性流体动力学模拟。我们研究了流体为等温气体或局部热平衡下气体与辐射绝热混合物的形成场景。我们考虑了粘性加热和激波加热，以及光学厚冷却的影响。我们将嵌入的黑洞与气体共同演化，追踪气体和惯性力对BBH的能量耗散和力矩作用。我们发现，与等温情况相比，每个黑洞周围形成的迷你盘显著更热、更弥散，但BBH的形成仍然高效。我们观察到，在初始近距离遭遇以及成功束缚的BBH后续近星点期间，辐射迷你盘之间的碰撞会产生巨大的爆震波。这些“盘新星”具有深远影响，会耗尽BBH希尔球内的气体，并向周围介质注入能量。通过分析这些事件的热辐射，我们观察到与近距离遭遇/近星点相关的局部光度周期性峰值，辐射峰值位于光学/近红外波段。在AGN外围区域，这些爆发在红外波段可达到AGN光度的4%，耀发持续0.5-1年。不同盘区域的碰撞，或在考虑磁场的三维处理中，可能产生更显著的耀发。
引用
@article{arxiv.2312.14431,
title = {Disc Novae: Thermodynamics of Gas Assisted Binary Black Hole Formation in AGN Discs},
author = {Henry Whitehead and Connar Rowan and Tjarda Boekholt and Bence Kocsis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.14431},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 13 figures, accepted for publication in MNRAS