年轻、球状与核星团中三体相互作用产生的偏心黑洞并合

偏心并合是致密恒星环境中双黑洞（BBHs）动力学形成通道与等级三重系统的特征。此处，我们通过 $2.5\times10^{5}$ 次直接 $\textit{N}$ 体模拟研究由双-单相互作用形成偏心并合。我们的模拟包含至 2.5 阶的后牛顿项，并模拟了年轻（YSCs）、球状（GCs）与核星团（NSCs）的典型环境。在 NSCs（GCs）中，约 $0.6\%$（$1\%$）的并合在源帧中发射的引力波频率为 10 Hz 时具有 ${>0.1}$ 的偏心率，而在 YSCs 中该比例升至 $1.6\%$。这些并合中约 $\sim63\%$ 由混沌共振相互作用产生，其中临时双星持续形成与瓦解，而 $\sim31\%$ 源于两颗黑洞（BHs）的近乎直接碰撞。最后，$\sim 6\%$ 的此类偏心并合发生于临时等级三重系统中。我们发现经历飞掠的双星相较交换一般产生更小的倾角。该结果挑战了动力学产生完全各向同性自旋取向的观点。环境剧烈影响 BH 留存率：所有 remnant BH 中留存于 YSCs、GCs 与 NSCs 的比例分别为 $0\%$、$3.1\%$ 与 $19.9\%$。大质量 BH 的比例也依赖于宿主星团性质，其中对不稳定性（$60\leq\,$M$_{\rm BH}$/M$_{\odot}\leq$100）与中等质量（M$_{\rm BH}\geq$100$\,$M$_{\odot}$）BH 在 YSCs 的并合中分别约占 $\sim44\%$ 与 $1.6\%$，在 GCs 中约 $\sim33\%$ 与 $0.7\%$，在 NSCs 中约 $\sim28\%$ 与 $0.4\%$。