通过星系核中的连续并合生长黑洞：I. 方法与初步结果

我们提出一种新颖的少体计算框架，旨在阐明在核星团（NSC）中由单次黑洞种子引发、通过连续黑洞（BH）并合形成中等质量（IM）与超大质量（SM）黑洞（BH）的可能性。采用受观测启发的 NSC 密度轮廓，我们发现，一个约 $100\,M_\odot$ 的黑洞通过连续并合增长超过约 $1000\,M_\odot$ 的概率，在低密低质量星团中约为 $0.1\%$，而在高质高密度星团中接近 $90\%$。然而，在质量最大的 NSC 中，增长时标可能极长（$\gtrsim 1\,$Gyr）；反之，虽然在质量较小的 NSC 中增长最不可能，但速度更快，仅需约 $0.1\,$Gyr。系统中速度弥散越低、引力聚焦越强，是这一行为的主要成因。我们发现存在一条简单的“七击入围”规则支配黑洞生长：结果表明，若种子在未被弹出（主要因引力波反冲踢出）的情况下挺过 7 至 10 次连续并合，该生长中的黑洞极可能留在星团内，并随后经历失控的连续增长，直至形成超大质量黑洞（此处采用固定背景 NSC 的简化假设）。此外，我们发现快速并合在 NSC 中动力学地介导了约 $50-300\,M_\odot$ 之间的“质量间隙”。