嵌于活动星系核吸积盘中的黑洞双星的水动力学演化

嵌于活动星系核(AGN)吸积盘中的恒星级黑洞双星(BBH)是LIGO/VIRGO以引力波探测到的黑洞并合的可能前身。为更好理解BBH与盘气体相互作用的水动力学演化，我们在局部盘（剪切盒）模型中开展了一系列高分辨率二维双星模拟，考量了多种双星质量比、偏心率及背景盘性质。我们使用γ律状态方程，并采用稳健的后处理方法来评估质量吸积率、力矩及传给双星的能流率，以确定其长期轨道演化。我们发现圆轨道等质量比双星发生收缩，其轨道衰减率为质量倍增率的数倍。偏心双星总是经历偏心率阻尼。顺行且偏心率较高或质量比较小的双星通常具有更慢的轨道衰减率，某些极端情形呈现轨道扩张。平均双星质量吸积率取决于吸积子的物理尺寸。吸积流高度可变，且主导变率频率对圆轨道双星而言为视双星轨道频率（绕中心大质量BH的旋转系中），但随着双星偏心率增大逐渐偏移至径向短周期频率。我们的发现表明，嵌于AGN盘中的BBH动力学与其各自环双星盘中的孤立双星截然不同。此外，我们的结果表明，对于所有合理的双星与盘参数，双星的硬化时标均远短于其在盘中的迁移时标。