含中间质量黑洞的紧凑双星形成与演化

我们探讨了含有中间质量黑洞（IMBH，质量为$300$至$5000\ \mathrm{M}_\odot$）的星团演化，聚焦于IMBH-星际质量黑洞（SBHs，$M_{\rm BH} \lesssim 10^2\ \mathrm{M}_\odot$）双星的形成与演化。密集星际系统如全球星团（GCs）或核星团提供了研究IMBH存在及其影响的独特实验室。IMBH居于GC中数十年来一直存在争议，其广泛的天体物理意义包括对星团动力学演化、星系群系以及引力波信号的影响。虽然现有引力波探测器如高级激光干涉仪引力波探测器（aLIGO）针对相对适度质量比的双星，$q \lesssim 10$，但未来的探测器如狮子座 telescopes（ET）和激光干涉仪空间天线（LISA）将探测中间质量比谈合（IMRIs），其质量比$> 10$。本文探讨了采用这些未来望远镜探测IMRIs的潜力。对于我们的实验，我们利用Nbody6++GPU进行多个直接N体模拟，包含IMBH，并在模拟中实现了IMBH的引力波合并方案。随后我们研究所得IMRIs的统计特性，如事件率和轨道属性。假设具有信噪比$S/N > 8$的IMRIs可被探测，我们为每个望远镜推导出以下探测率：aLIGO约$< 0.02\mathrm{yr}^{-1}$，ET约$101 - 355\mathrm{yr}^{-1}$，LISA约$186 - 200\mathrm{yr}^{-1}$，aSOGRO约$0.24 - 0.34\mathrm{yr}^{-1}$，DECIGO约$3880 - 4890\mathrm{yr}^{-1}$。我们的结果确认未来引力波望远镜能够探测IMRIs的能力。