AGN 盘中由进动诱导共振增强的黑洞并合

近期研究表明 AGN 盘可承载引力波源。致密双星可通过与盘中气体及其他致密天体的相互作用在 AGN 盘中形成并并合。双星也可能因超大质量黑洞（SMBH）扰动引起的偏心率激发而缩短并合时标。本文我们关注由进动诱导（类驱逐）共振引起的效应，即双星的交点与近心点进动率与绕 SMBH 的平均运动可通约。我们聚焦于中等质量黑洞（IMBH）-恒星质量黑洞（SBH）双星，并考虑相对于绕 IMBH 盘倾斜的双星轨道，其导致轨道 $J_2$ 进动。我们表明，若双星被俘获于这些共振中并向伴星迁移，其可经历大幅偏心率和倾角变化。我们推导了这些共振的固定点位置、天平动时标和宽度的解析表达式，并识别出近共面 regime 中的两个共振（evection 和 eviction 共振）以及近极 regime 中可导致并合的两个共振。我们还推导了迁移双星在给定初始条件下可达到的最大偏心率的解析表达式。具体而言，在因引力波辐射主导的轨道衰减之前，俘获于这些共振时最大偏心率可达 0.9，且俘获仅可能发生于慢速迁移（~10 Myr），比共振天平动时标长 2-3 个数量级。我们还表明进入多重共振是可能的，并可进一步激发偏心率。