嵌入 AGN 盘中的黑洞双星的水动力学演化：II. 对状态方程、双星质量与间距尺度的依赖

嵌入活动星系核 (AGN) 盘中的恒星级双星黑洞 (BBH) 提供了一个有前景的动力学通道，以产生可被 LIGO/Virgo 探测到的黑洞并合。建模盘气体与嵌入 BBH 之间的相互作用对于理解其轨道演化至关重要。利用在局部盘模型中对顺行等质量圆轨道双星的二维高分辨率模拟套件，我们系统研究了其水动力学演化如何依赖于状态方程 (EOS；包括 $\gamma$ 律与等温 EOS) 以及双星质量与间距尺度（分别相对于超大质量黑洞质量与 Hill 半径）。我们发现，若 EOS 远离等温使得周围气体稀薄、高温且湍流，则双星吸积更慢且轨道收缩。典型轨道衰减率的数量级为质量倍增率的几倍。对固定 EOS，吸积流在质量更大或更紧的双星周围更稠密、更热且更湍流。与吸积相关的力矩常与引力力矩相当，因此两者对决定长期双星轨道演化都至关重要。我们进行了额外的非吸积双星模拟，发现其轨道演化可能随机，且对引力软化长度敏感，其长期轨道演化可与吸积双星非常不同。我们的结果表明，在理想条件下，即嵌入非等温 EOS 盘中质量更小且更宽的双星，恒星级 BBH 可能被高效地硬化。