星系核中中等质量黑洞对引力波的俘获

中等质量黑洞（IMBH）尚未被确切探测到，尽管它们可能作为类星体的大质量种子以及潮汐瓦解事件、超亮 X 射线源、矮星系反馈和超高速恒星的源而发挥作用。引力波（GW）观测有助于发现并确认 IMBH 的存在。当前和未来的探测器，如 LIGO、Virgo、KAGRA、LISA、ET 和 DECIGO，有望识别从恒星级到超大质量黑洞（SMBH）的全部范围。在本文中，我们探讨 IMBH 是否能在星系核中产生引力波。我们考虑恒星黑洞（SBH）形成束缚系统并通过致密核中的引力俘获后来与 IMBH 并合的可能性。我们表明该机制对质量范围约 $\sim 3\times 10^3$ M$_\odot$–$2\times 10^4$ M$_\odot$ 的 IMBH 是有效的。我们发现峰值频率和并合时间尺度的典型分布主要取决于 IMBH 质量。特别地，对于 $M_{\rm IMBH}=5\times 10^3$ M$_\odot$、$8\times 10^3$ M$_\odot$、$1\times 10^4$ M$_\odot$ 和 $2\times 10^4$ M$_\odot$，典型峰值频率分别约为 $0.2\,$Hz、$0.1\,$Hz、$0.09\,$Hz 和 $0.05\,$Hz。我们的结果表明，在设计的灵敏度下，DECIGO 和 ET 都应能探测到这些 IMBH–SBH 并合。此外，大多数并合将呈现偏心（$e \gtrsim 0.1$），表明其动力学起源。