AGN 盘中黑洞演化的流体动力学模拟 II：部分嵌入卫星的倾角阻尼

我们研究了活动星系核气体盘中具有小倾角（$i < 2^\circ$）轨道上黑洞的演化。我们在剪切坐标系内进行了 3D 绝热流体动力学模拟，研究了黑洞与气体引力作用下的倾角阻尼。我们发现，对于 $i<3H_0R_0^{-1}$（其中 $H_0R_0^{-1}$ 为盘的纵横比）的天体，每次穿过中平面损失的倾角与穿越前的倾角成正比，导致倾角呈净指数衰减。对于 $i>3H_0R_0^{-1}$ 的天体，阻尼效率在较高倾角下降低。我们考虑了多种不同的 AGN 环境，发现具有较高周围 Hill 质量系统（即黑洞影响球内的初始气体质量）的阻尼更强。我们给出了倾角变化作为 Hill 质量函数的拟合公式。我们发现，模拟中由气体引力驱动的阻尼与在受 Hill 限制的 Bondi-Hoyle-Lyttleton 描述下由吸积驱动的阻尼之间具有合理的一致性。我们发现，气体动力学摩擦始终会高估阻尼强度，特别是在低倾角系统中，至少高估一个数量级。对于 AGN 盘中通过气体耗散高效形成共面双黑洞的区域，我们发现模拟的阻尼时标极短，$\tau_d < 10P_\mathrm{SMBH}$。我们得出结论，由于倾角阻尼的时标短于孤立黑洞之间的预期相互作用时间，绝大多数由气体俘获形成的双星，其组成成分相对于 AGN 盘的倾角应可忽略不计。