银河系中心及类似环境中球状星团内旋产生的引力波源
星系天体物理
2018-04-18 v1
摘要
我们模拟了含有超大质量黑洞（SMBH）的星系核的球状星团（GCs）向内旋进的过程，这是核星团形成的一个主要情景。我们考虑GCs含有中等质量黑洞（IMBH）或恒星质量黑洞（BHs）族的情况，并研究引力波（GW）源的形成。我们对具有不同轨道偏心率的GCs在浅密度轮廓或陡密度轮廓星系的活动背景中下落进行了直接求和N体模拟。我们发现GC充当了IMBH的高效载体，促进了束缚双星的形成。双星的硬化与演化敏感地依赖于星系的密度轮廓。如果宿主星系具有浅轮廓，则硬化过慢，无法在一个哈勃时间内并合，除非初始星团轨道高度偏心。如果星系拥有核星团，硬化会在3-4 Gyr内通过GW辐射导致并合。在这种情况下，我们发现IMBH-SMBH并合率为Γ_IMBH-SMBH = 2.8×10^{-3} yr^{-1} Gpc^{-3}。如果GC含有恒星质量BH族，它们被沉积在离SMBH足够近的地方以形成极端质量比旋进，其并合率为Γ_EMRI = 0.25 yr^{-1} Gpc^{-3}。最后，SMBH潮汐场可促进由下落GCs带来的恒星黑洞双星的并合。该并合通道的并合率为Γ_BHB = 0.4-4 yr^{-1} Gpc^{-3}。
引用
@article{arxiv.1804.06116,
title = {Gravitational wave sources from inspiralling globular clusters in the Galactic Centre and similar environments},
author = {Manuel Arca Sedda and Alessia Gualandris},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.06116},
year = {2018}
}
备注
21 pages, 29 figures, 6 tables. Accepted for publication in MNRAS