动力学双黑洞及其宿主星团性质

我们研究了星团整体性质与其双黑洞(DBH)族之间的关系。我们使用代码 {\tt NBODY6} 演化了一系列初始质量为 $\mathcal{O}(10^4)$M$_\odot$ 且初始参数各异的星团模型。我们得出结论:星团金属丰度在决定星团寿命方面起着最显著的作用,而初始半质量半径在决定中心星团区域中黑洞交换相互作用的速率方面占主导地位。我们发现,相互作用的黑洞的质量,而非它们与其他黑洞相互作用的频率,对于星团的热膨胀和最终蒸发更为关键。我们提出了一种新方法,可轻松量化每个模型中黑洞-黑洞动力学活动的程度。我们报告了所展示的十个 $N$ 体模型中发生的 12 次星团内和 3 次星团外(从星团喷出后)DBH 并合,类型各异(旋进、偏心、等级式)。我们的 DBH 并合效率为每 M$_\odot$ 3–4$\times10^{-5}$ 次并合。我们注意到星团初始密度在决定 DBH 并合次数方面起着最关键作用,可能存在一个过渡密度点(介于 1.2–3.8$\times10^3$M$_\odot$/pc$^3$ 之间),低于该点星团内并合次数随星团密度增加而增加,高于该点增大的恒星密度反而阻止星团内黑洞并合。文中还讨论了星团内动力学相互作用的历史在形成喷出 DBH 并合路径中的重要性。我们的发现与观测到的 LIGO-Virgo DBH 并合具有广泛的一致性。