并合残余中的双黑洞. I: 吸积与动力学的关联

我们研究了旋转支撑的核周盘中大质量黑洞对的轨道演化和吸积历史，直至黑洞形成双星系统。我们的模拟在质量和空间上具有高分辨率，这首次使得追踪与核周盘反向或同向旋转的大质量黑洞的轨道衰减成为可能。我们表明，一个初始处于反向旋转轨道上的运动大质量黑洞，由于气体动力学摩擦会经历一个“轨道角动量翻转”，即在双黑洞形成之前开始与盘同向旋转。我们强调，这一效应只能在极高分辨率的模拟中被捕捉到。由于使用了极大量的气体粒子，动力学范围足够大，可以分辨单个大质量黑洞的Bondi-Hoyle-Lyttleton半径。因此，我们能够将吸积过程与双黑洞对的轨道演化联系起来。我们预测，当大质量黑洞在逆行轨道上运动时，吸积率显著受到抑制且极其多变。只有在轨道角动量翻转发生后，次级黑洞才迅速“点亮”，此时两个大质量黑洞都能在几百万年内以接近爱丁顿速率吸积。在此阶段，双核的间距预计约为10秒差距。我们还表明，当大质量黑洞与盘同向旋转时（尽管程度较轻），如果其轨道是偏心的，吸积率也可能高度可变。我们的结果对在间距小于100秒差距处可观测到的双活动星系核数量具有重要影响。