ROMULUS25 宇宙学模拟中超大质量黑洞三体的动力学
星系天体物理
2023-10-04 v1
摘要
对于双星系并合遗迹中的一对超大质量黑洞（SMBHs），已有成熟模型描述其动力学演化直至伴随低频引力波（GW）信号发射的最终并合。在本文中，我们研究从 ROMULUS25 宇宙学模拟中恢复的 three SMBH 三体系统的动力学演化，以探索共同的动力学演化模式并评估典型并合时间。为此，我们从 ROMULUS25 数据构建初始条件并进行高分辨率引力动力学 \N-body 模拟。我们追踪从星系内旋到亚秒差距分离处硬双星形成的轨道演化，并利用观测到的硬化率推算并合时间。在所有情形中，两个最重的黑洞形成一个高效硬化的双星，并在哈勃时间的几分之一内并合。最轻的 SMBH 要么被弹出，要么与较重的双星形成稳定的层级三体系统，要么与此前并合双星遗迹形成硬化双星，要么停留在广阔的星系轨道上。因此，较轻黑洞的并合时间明显长于较重双星，因为它们经历较低的动力学摩擦与恒星硬化率。我们观测到当星系核密度剖面足够陡时会形成层级三体。
引用
@article{arxiv.2308.10894,
title = {Dynamics of supermassive black hole triples in the ROMULUS25 cosmological simulation},
author = {Hauke Koehn and Andreas Just and Peter Berczik and Michael Tremmel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.10894},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 6 figures, 4 tables, accepted for publication in A&A