LISA 频段内气体盘嵌入的中等质量比旋近的演化

对于即将到来的天基干涉仪 LISA，潜在的毫赫兹引力波 (GW) 源包括极值或中等质量比旋近 (EMRI/IMRI)。这些事件涉及质量范围在 $10^5 M_{\odot} \lesssim M \lesssim 10^7 M_{\odot}$ 的超大质量黑洞与质量低得多的伴星黑洞的并合。E/IMRI 的一个子集预期发生在活动星系核 (AGN) 的吸积盘中，其中盘施加的力矩可以干扰旋近过程并导致 GW 波形的相位偏移。在此，我们使用移动网格代码 DISCO 的一套二维流体动力学模拟，对盘力矩进行了系统研究。我们测量了旋近黑洞上的力矩，并计算了相应的波形偏差，将其作为双星质量比 $q\equiv M_2/M_1$、盘粘度 ($\alpha$) 和气体温度（或等价地马赫数；$\mathcal{M}$）的函数。我们发现，气体力矩的绝对值在先前确定的行星迁移力矩的一个数量级范围内，但其精确值和符号以非平凡的方式依赖于这些参数的组合。对于嵌入在面密度高于 $\Sigma_0\ge10^{4-6} \rm \, g cm^{-2}$ 的 AGN 盘中的双星，气体印记可被 LISA 探测到，具体取决于 $q$、$\alpha$ 和 $\mathcal{M}$。在具有较高粘度的盘中，以及在 LISA 最敏感频率处探测到的 E/IMRI 中，偏差最为显著。在较冷的盘中，力矩对 GW 驱动的旋近率表现出明显的依赖性，并在旋近的晚期阶段出现强烈涨落。我们的结果进一步表明，LISA 可能有能力对 AGN 盘参数以及盘-卫星相互作用物理学施加约束。