大质量黑洞双星从形成到并合的偏心率演化
星系天体物理
2022-02-09 v1
摘要
并合中的超大质量黑洞双星(BHBs)预期是宇宙中引力波(GWs)最响亮的源。基于宇宙学模拟与半解析模型的地面或空间探测器探测率高度不确定。主要困难源于必须对 BHB 从并合尺度到旋进尺度进行建模。与 GW 并合时标特别相关的是双星偏心率。本文呈现一项对大质量无气体并合中形成的 BHB 从并合早期到硬化阶段、继而经半解析模型至并合的偏心率自洽数值研究。我们发现,非束缚黑洞对的早期偏心率主要由初始轨道决定。它在动力学摩擦阶段系统性减小。双星形成时的偏心率受与恒星遭遇带来的随机性与噪声影响,但与初始轨道偏心率保持强相关。黑洞成束缚是一对受强扰动表征的阶段,我们给出了双星形成时间的定量定义。在硬化阶段,偏心率在次要并合中增大(除非双星近似圆),而在主要并合中基本不变,与基于各向同性散射实验的半解析模型预言一致。在无气体非旋转椭圆星系中,由硬化与 GW 辐射导致的并合时间对宇宙学模拟中典型的星系并合大初始偏心率(0.5 < e < 0.9)为 <~0.5 Gyr。
引用
@article{arxiv.2201.08646,
title = {Eccentricity evolution of massive black hole binaries from formation to coalescence},
author = {Alessia Gualandris and Fazeel Mahmood Khan and Elisa Bortolas and Matteo Bonetti and Alberto Sesana and Peter Berczik and Kelly Holley-Bockelmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.08646},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 13 figures, accepted for publication in MNRAS