黑洞并合的最后秒差距问题与超轻暗物质
星系天体物理
2024-08-02 v2
摘要
当两个星系并合时，其中心常产生一个超大质量黑洞双星（SMBHB）。由恒星与冷暗物质参与的数值模拟表明，SMBHB 通常停滞在相距几秒差距处，需数十亿年才能并合。这被称为最后秒差距问题。我们提出，SMBHB 周围的超轻暗物质（ULDM）晕可因动力学摩擦产生暗物质波。这些波能有效带走黑洞的轨道能量，迅速驱动其相互靠近。为检验该假设，我们进行了 ULDM 晕内黑洞双星的数值模拟。由于引力冷却与准正规模，可避免损失锥问题。衰变时间尺度给出了与观测数据相当的 ULDM 粒子质量与 SMBHB 质量的下界。我们的结果表明，ULDM 波可导致黑洞双星的快速轨道衰变。
引用
@article{arxiv.2311.03412,
title = {Final parsec problem of black hole mergers and ultralight dark matter},
author = {Hyeonmo Koo and Dongsu Bak and Inkyu Park and Sungwook E. Hong and Jae-Weon Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.03412},
year = {2024}
}
备注
Accepted for publication in Physics Letters B