进入中等质量黑洞的极端质量比旋进率增强

极端质量比旋进(EMRIs)发生于恒星级致密天体开始受引力波(GW)驱动旋入大质量黑洞时。EMRI 波形可精确刻画周围时空,使其成为未来空间引力波干涉仪(如 {\it LISA})的关键目标,但其事件率与参数极不确定。其中最大的不确定性之一为真 EMRI(在 {\it LISA} 频段停留至少数千轨道)与直接 plunges(在频段内至多数个轨道,实际上不可探测)之比。本文中,我们表明 EMRIs 与 plunges 间的传统二分法——EMRI 源于小半长轴,plunges 源于大半长轴——对质量 $M_\bullet \lesssim 10^5 M_\odot$ 的中等质量黑洞不成立。在此低质量区间,plunge 总有 $\mathcal{O}(1)$ 概率失败并转变为新颖的“cliffhanger” EMRI。Cliffhanger EMRIs 对较大恒星级致密天体更易产生,对较小者则较不可能。若中等质量黑洞在矮星系核中常见,这一新 EMRI 产生通道可主导体积极 EMRI 率 $\dot{n}_{\rm EMRI}$,潜在将 $\dot{n}_{\rm EMRI}$ 提高一个数量级。