AGN盘中致密天体双星的形成与演化

LIGO/VIRGO 发现的引力波（GW）事件的天体物理起源仍是一大未解之谜。在活动星系核（AGN）中，致密天体双星形成、演化并与致密星团及气体盘相互作用。一个重要问题是双星是否及如何在这些环境中并合。为解答此问题，我们进行了结合半解析模型的一维 $N$ 体模拟，该模型自洽地包含双星的形成、瓦解与演化。我们指出，双星可通过气态介质中动能耗散的单-单相互作用形成。这一“气体俘获”双星形成通道贡献了高达 $97\,\%$ 的气体驱动并合，并导致 AGN 盘中即便无预存双星也存在高并合率。我们发现并合率处于 $\sim 0.02-60\,\mathrm{Gpc^{-3}yr^{-1}}$ 范围。结果对气体硬化过程的假设不敏感：我们发现一旦形成，即便忽略这些气体过程，双星也通过双-单相互作用高效并合。我们发现每个黑洞的平均并合次数为 $0.4$，30 Myr 内重复并合的概率为 $\sim 0.21-0.45$。重复并合导致的高黑洞质量、高偏心率以及显著的 GW 多普勒漂移是区分该并合通道与其他通道的有望特征。此外，我们发现气体俘获双星重现了银心 LMXB 的分布，包括由气体力矩的迁移与硬化竞争导致的 $\sim1$ pc 外截断。