隐秘坠落与来自单个和二进制超大质量黑洞的重中间比率坠入

宇宙中最质量的星系也拥有最大的超大质量黑洞(SMBH)，质量为$10^9 \:\mathrm{M_{\odot}}$甚至更高。在它们的层级组装过程中，这些星系只在低红移时经历了少数主要合并，但通过宇宙演化持续吸积了许多低质量星系，可能包含中间质量黑洞(IMBHs)。如果其中一些IMBHs迁移到星系中心，它们可能在中心SMBH周围形成紧凑子系统。我们研究了这些子系统的演化，包括围绕$10^9 \:\mathrm{M_{\odot}}$SMBH的十个$10^5 \:\mathrm{M_{\odot}}$ IMBHs的三个不同浓度情况。我们在孤立情况和伴随第二个SMBH的情况下演化这些系统，使用\texttt{MSTAR}进行演化，包含高达post-Newtonian order 3.5PN的相对论效应。我们的分析聚焦于引力波驱动的中间比率坠入(heavy IMRIs)和直接坠落。我们表明，来自第二个SMBH的扰动会使IMBH直接坠落数增加一倍以上，使其成为主导的合并通道。这些坠落和与中心$10^9 \:\mathrm{M_{\odot}}$SMBH的IMRIs将促进SMBH增长，但可能无法被未来的引力波干扰仪和脉冲计时阵列(PTA)探测到。然而，对于SMBH质量较低的星系($M_\bullet \lesssim 10^8 \:\mathrm{M_{\odot}}$)，heavy IMRIs可被激光干涉空间天文台(LISA)探测，并可提供IMBH存在性的直接观测约束，而更密集的坠落仍将保持隐秘。