自旋黑洞相遇中的引力波俘获

在星团中近距离相遇期间通过发射引力波，两个初始非束缚黑洞的轨道可转变为束缚轨道，这被称为引力波（GW）俘获。本文在数值相对论框架下研究了黑洞自旋对 GW 俘获的影响。当黑洞质量相等时，相遇期间辐射的能量依赖于有效自旋，这与后牛顿近似的预期一致。在飞掠式相遇情形下，当两个黑洞的自旋均与轨道角动量反对齐时产生最强辐射。但在直接并合情形下则相反：最强辐射来自自旋与轨道角动量对齐的黑洞。假设相遇中近心距均匀分布，GW 俘获中直接并合的比例随 $v^{4/7}$ 成比例增加，其中 $v$ 为星团的速度弥散，这意味着对于 $v=150$ km s$^{-1}$ 的星团，约 5% 的 GW 俘获会导致直接并合。