银河核演化. I. IMBH轨道演化

近期观测和理论解释表明，IMBH（中间质量黑洞）可能在银河系中心的年轻、致密星团中形成，这些星团生于其母星系的中心附近。当这些星团因母星系的潮汐场而完全被撕裂后，IMBH将向银河系中心运动，同时星系的潮汐场会将星团中的恒星剥离。我们利用大规模N体模拟研究了IMBH在母星团完全被破坏后轨道的演化。我们构建了一个包含SMBH（超大质量黑洞）和Bahcall-Wolf恒星锋的银河系中心区域模型，并将IMBH置于半径为0.086pc的圆轨道上。IMBH通过动力学摩擦向SMBH运动，但当IMBH到达其初始恒星质量与IMBH质量相当的半径内时，动力学摩擦将失效，因为IMBH会将恒星踢出。这种行为本质上与巨型SMBH二进制系统中的损失锥耗尽现象相同。在动力学摩擦停止后，IMBH轨道的离心率会增加，通过引力波辐射显著缩短合并时间。我们的结果表明，靠近银河系中心形成的IMBH可以在短时间内与中心SMBH合并。我们估计DECIGO可探测到的合并事件年产量约为50个，LISA的事件率则取决于IMBH的增长模式，可能与之相同或更少。