超大质量黑洞从星系核的抛射
天体物理学
2009-11-13 v2
摘要
[摘要删节] 最近的数值相对论模拟表明，两个超大质量黑洞 (SMBHs) 并合期间引力波的发射会对最终的黑洞产生反冲，其幅度高达 4000 km/s。我们利用高精度直接 N 体模拟研究了由此类反冲从星系核抛射出的 SMBHs 的运动及其对恒星分布的影响。反冲之后，SMBH 的运动表现出三个 distinct 阶段。(1) SMBH 以递减的振幅振荡，每次穿过核心时通过动力学摩擦损失能量。如果 2 < ln Lambda < 3 且考虑到变化的核心密度，钱德拉塞卡理论可以准确重现该机制下 SMBH 的运动。(2) 当运动振幅降至约核心半径时，SMBH 和核心开始围绕其共同质心振荡。这些振荡的衰减时间常数至少比天真应用动力学摩擦公式所预测的要长 10 倍。(3) 最终，SMBH 与恒星达到热平衡。我们估算了真实星系中 SMBH 振荡阻尼至布朗运动水平所需的时间，推断在最明亮的星系中该时间可长达 1 Gyr。SMBH 的抛射还会导致星系中心附近的恒星密度降低；对于接近逃逸速度的反冲速度，产生的质量亏损可达 SMBH 质量的五倍。我们将 N 体密度剖面与室女座早期型星系的光度剖面进行了比较，表明即使是观测到的最大核心也可以通过反冲重现，无需假设超质量双 SMBHs。文中还讨论了对位移活动星系核 (AGNs) 和螺旋射电结构的影响。
引用
@article{arxiv.0708.0771,
title = {Ejection of Supermassive Black Holes from Galaxy Cores},
author = {Alessia Gualandris and David Merritt},
journal= {arXiv preprint arXiv:0708.0771},
year = {2009}
}
备注
18 pages, The Astrophysical Journal, in press. Replaced with revised version