星系核中恒星质量黑洞散射产生的引力波

恒星质量黑洞预计会在星系核的超大质量黑洞周围分离并形成陡峭的密度尖点。我们通过数值积分多种黑洞质量分布下的福克-普朗克能量扩散方程，追踪了黑洞和恒星的多质量系统的演化。我们发现黑洞会“自分离”，且最罕见、质量最大的黑洞主导了最靠近超大质量黑洞（< 0.1 pc）的散射率。黑洞-黑洞双星在黑洞相遇过程中通过引力波辐射形成。我们发现，先进LIGO可探测到的黑洞并合事件预期速率约为每年1-100次，具体取决于星系核中恒星的初始质量函数以及最大质量黑洞的质量。我们还发现，由于许多不同星系中恒星密度的固有弥散，实际并合率可能比这个数值大约10倍。以这种方式在星系核中形成的黑洞双星在进入LIGO频带时具有显著的偏心率（90%的双星偏心率e > 0.9），因此可与其他在可探测前就已圆化的双星区分开来。我们还表明，偏心并合比圆化并合能在更远的距离和更大的黑洞质量（高达约700个太阳质量）下被探测到。未来的地基引力波天文台将能够约束星系核中黑洞和恒星的质量函数。